Применение электролиза

Извлечение из сплавов (электрорафинирование):

Получение металлов: криолит-глиноземный расплав ( )

Получение металлических порошков с заданными свойствами

Размер частиц,

Получение сплавов: свинец-натрий-калий

Получение неорганических и органических веществ

Электрохимическая полировка

Гальванопластика Целью гальванопластики является воспроизведение формы предмета посредством электролитического осаждения металлов.

Электролитическое оксидилирование (анодирование) на примере алюминия

ХИТы делятся на три типа: первичные (гальванические элементы), вторичные (аккумуляторы) и топливные элементы. Гальванический элемент уже был рассмотрен

Свинцовый аккумулятор

высокообратимая химическая реакция окисления-восстановления, которую можно проводить как в прямом направлении (переход химической энергии в электрическую, также как в гальваническом элементе), так и в обратном (проведение процесса электролиза от внешнего источника постоянного тока, когда электрическая энергия превращается в химическую).

В кислотном аккумуляторе решетчатые свинцовые пластины обмазаны пастой, состоящей из , и опущены в 25-30% раствор серной кислоты. В результате реакции электроды покрываются твердым налетом сульфата свинца. Гальваническая цепь незаряженного аккумулятора выглядит следующим образом:

При заряде такого аккумулятора происходят следующие процессы:

катод

анод

В результате этого процесса гальваническая цепь

При разряде такого аккумулятора протекают реакции:

катод

анод

Топливным элементом называется ХИТ длительного действия, начинающий и прекращающий работу с началом и прекращением подачи активных веществ к электродам.

водородно-кислородный топливный элемент, разработанный Бэконом в 1946 году

Катод - никелевый сплав с платиновым катализатором

Анод - сплавы серебра.

Электролит - 27% раствор или 25-30% раствор при температуре около 240 ⁰С.

При этом в щелочном электролите будут протекать следующие процессы:

катод

анод .

Если электролит будет кислотным, то:

катод

анод .

Коррозия: равномерная (общая), местная (точечная), межкристаллическая, транскристаллическая.

химическая и электрохимическая.

Химическая: среда не проводит электрический ток, газовая, р-ры неэлектролитов (нефть)

Термодинамика:

Кинетика

< 1 – пленка не является сплошной

> 1 – по мере утолщения рост замедляется

Электрохимическая (анодное растворение металла) – среда с ионной проводимостью

Коррозия с поглощением кислорода

Нейтральная и щелочная

Кислая:

Коррозия с выделением водорода (кислая)

Защита от коррозии:

1. Легирование металлов (хром, никель, вольфрам): жаростойкость и жаропрочность

2. Защитные покрытия: металлические и неметаллические (лаки, краски, эмаль).

Металлические:

Катодные (медь, никель, хром) Анодные (цинк)

Почвенная коррозия – разрушение металла или бетона в почве. Ежегодные потери металла вследствие протекания почвенной коррозии достигают 4%.

Почвенной коррозии подвергаются различного назначения трубопроводы, резервуары, сваи, опоры, кабеля, обсадные трубы скважин, всякого рода металлоконструкции, эксплуатируемые в почве.

Почвенная коррозия почти всегда протекает по электрохимическому механизму (исключения составляют лишь очень сухие грунты).

Анодный процесс при почвенной коррозии – разрушение металла. На катоде же проходит кислородная деполяризация.

В деаэрированной (освобожденной от кислорода воздуха) нейтральной и щелочной среде (рН>7) деполяризация протекает с участием воды:

(+) К: 2Н₂О + 2е- = Н₂↑ +2ОН^-

В деаэрированной кислой среде (рН<7) деполяризация протекает с участием катионов водорода:

(+)К: 2Н+ + 2е- = Н₂↑

В аэрированной (насыщенной кислородом воздуха) нейтральной и щелочной среде (рН>7) деполяризация протекает с участием кислорода и воды:

(+) К: О₂ + 2Н₂О + 4е- = 4ОН^-

В аэрированной (насыщенной кислородом воздуха) кислой среде (рН<7) деполяризация протекает с участием кислорода и катионов водорода:

(+) К: О₂ + 4Н⁺ + 4е- = 2Н₂О

Подземную коррозию делят на грунтовую коррозию и электрокоррозию (коррозию блуждающими токами). Подземная коррозия менее опасна, чем разрушение под воздействием блуждающих токов.

Особенности почвенной коррозии металлов:

- значительное влияние омического сопротивления грунта;

- возникновение коррозионных микро и макропар;

- язвенный характер разрушения.

Под воздействием кислот коррозия бетона протекает либо с увеличением его объема, либо с вымыванием легкорастворимых известковых соединений.

Увеличение объема происходит по реакции:

Ca(OH)₂ + CO₂ = CaCO₃ + H₂O

CaCO₃ не растворяется в воде. Постепенно происходит его отложение в порах цементного камня, за счет чего идет увеличение объема бетона, а в дальнейшем его растрескивание и разрушение.

При контакте бетона с водными растворами кислот образуется легкорастворимый бикарбонат кальция, который агрессивный для бетона, а при наличии воды растворяется в ней и постепенно вымывается из структуры бетонного камня. Образование бикарбоната кальция описывается реакцией:

CaCO₃ + CO₂ + H₂O = Ca(HCO₃)₂.

Помимо растворения наблюдается и протекание химической коррозии бетона:

Ca(OH)₂ + 2HCl = CaCl₂ + 2H₂O,

при этом вымываются соли хлористого кальция.