Химия. Сборник задач и упражнений. Часть II. Лямина Г.В - 20 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ТПУ | Томск

Составители: 

Рубрика: 

39
Химическая коррозия может протекать при взаимодейст-
вии с сухими газообразными окислителями и растворами не-
электролитов. С газами большинство металлов взаимодейству-
ет при повышенных температурах. При этом на поверхности
протекают два процесса: окисление металла и накопление про-
дуктов окисления, которые иногда предотвращают дальнейшую
коррозию. В общем виде уравнение реакции окисления метал-
лов кислородом выглядит следу
ющим образом:
xM + y/2 O
2
= M
x
O
y
. (1)
Энергия Гиббса окисления металлов равна энергии Гиббса
образования оксидов, т. к. ∆
G образования простых веществ
равна 0. Для реакции окисления (1) она равна
∆
G=∆G
0
–
2
x
RT
lnp
O
2
,
где ∆G
0
– стандартная энергия Гиббса реакции; p
O
2
– относи-
тельное давление кислорода.
Способы защиты от газовой коррозии: легирование ме-
таллов, создание защитных покрытий на поверхности и изме-
нение свойств газовой среды.
Электрохимическая коррозия металлов развивается при
контакте металла с растворами электролитов (все случаи корро-
зии в водных растворах, т. к. даже чистая вода является слабым
электролитом, а морская вода – сильным). Основные окислители
– это вода, растворенный кислород и ионы водорода.
Причина электрохимической коррозии состоит в том, что по-
верхность металла всегда является энергетически неоднородной из-
за наличия примесей в металлах, различий по хим
ическому и фазо-
вому составу сплава и др. Это приводит к образованию на поверх-
ности во влажной атмосфере микрогальванических элементов. На
участках металла, имеющих более отрицательное значение потен-
циала, происходит процесс окисления этого металла:
М
0
+ nе
–
= М
n+
(анодный процесс).
Окислители, принимающие электроны у катода, называ-
40
ются катодными деполяризаторами. Катодными деполяризато-
рами служат: ионы водорода (водородная деполяризация), мо-
лекулы кислорода (кислородная деполяризация).
На катодных участках поверхности происходит восста-
новление окислителей (табл. 10.1.1).
Таблица 10.1.1
Катодные процессы при коррозии
№ Электрохимический процесс Е, В рН
1
2Н
2
О + 2е
–
= 2ОН
–
+ Н
2
0
O/H2H
22
OH2
Е
= –0,413
≈7
2
2Н
+
+ 2е
–
= Н
2
0
/H2H
2
Е
= 0
0
3
О
2
+ 2Н
2
О + 4е
–
= 4ОН
–
0
O/4HO
22
OH2
Е
= 0,816
≈7
4
О
2
+4Н
+
+4е
–
= 2Н
2
О
0
/HO
2
OH24
2
Е
= 1,229
0
В соответствии с этими процессами по термодинамиче-
ской неустойчивости металлы делят на пять групп.
1. Металлы повышенной термодинамической нестабиль-
ности (
0
E < –0,413 В): Li, Rb, Cs, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Ti, Zr,
Mn,Cr, Zn, Fe. Эти металлы корродируют даже в нейтральных
средах в отсутствие кислорода.
2. Металлы термодинамически нестабильные: Cd, In, Tl,
Co, Ni, Mo, Pb, W (–0,413 В <
0
E < 0 В). Водой не окисляются,
но корродируют в кислой среде, а также в нейтральной и ки-
слой средах, содержащих кислород.
3. Металлы промежуточной термодинамической стабиль-
ности (0 В <
0
E < 0,816 В): Bi, Sb, Re, Tc, Cu, Ag, Rh. Устойчивы
в кислых и нейтральных средах в отсутствие кислорода.
4. Металлы высокой термодинамической стабильности
(0,816 В <
0
E < 1,229 В): Hg, Pd, Ir, Pt. Могут быть окислены в
кислых средах при наличии кислорода.
5. Металлы полной стабильности (
0
E >1,229 В): Au. Та-
кие металлы не подвергаются коррозии.
Так как катодный и анодный процессы проходят на раз-

Страницы