Geum.ru

Основы химии

Методическое пособие - Химия

Другие методички по предмету Химия

металла, если за 10 минут электролиза при силе тока 5 А выделилось 1.517 г этого металла.

  • Проведение научного эксперимента требует расхода чистого водорода 500 см3 в минуту при н.у. Вычислить силу тока для получения необходимого количества газа электролизом.
  • Для полной очистки электролизом 2 дм3 раствора от ионов Hg2+ ток силой 0.5 А пропускали 40 минут. Какова исходная концентрация ионов Hg2+ в электролите?

    •  

    РАБОТА № 11. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ

     

    1. Цель работы: Формирование знаний и навыков изучения процессов коррозии металлов и способов защиты от нее.

    2. Основные теоретические положения

    Коррозия - это самопроизвольный процесс разрушения металлов в результате воздействия окружающей среды. При этом металл из свободного состояния переходит в химически связанное (оксид, гидроксид, соль и др.). Причина коррозии: термодинамическая неустойчивость системы "металл-окружающая среда" (DG < 0).

    Коррозия наносит огромный ущерб промышленности. Около 10 % выпускаемых ежегодно металлов безвозвратно теряется вследствие коррозии. При этом металлы рассеиваются в окружающей среде, что препятствует их возврату в производственные циклы.

    По характеру разрушения поверхности металла различают равномерную (общую) коррозию и местную коррозию. В первом случае вся поверхность металла подвергнута коррозии, во втором - поражены лишь отдельные участки. Наиболее опасна местная коррозия. Т.к. она может создавать не только макродефекты, но и микродефекты (невидимые глазом).

    Оценку скорости протекания коррозии проводят двумя способами:

    1)как отношение массы прокорродировавшего металла к площади поверхности металла за определенный промежуток времени:

     

    2)как отношение толщины потерянного вследствие коррозии металла к заданному промежутку времени:

     

     

    Оба метода оценки скорости коррозии применяются в случае равномерной коррозии. По механизму протекания коррозионные процессы делят на химическую и электрохимическую коррозию.

    Химическая коррозия

    Такой вид коррозии наблюдается в средах, не проводящих электрический ток. В зависимости от природы среды различают газовую (высокотемпературную) коррозию и коррозию в неэлектролитах (обычно это агрессивные органические жидкости). В этом случае происходит самопроизвольное окисление металла путем непосредственного перехода электронов от металла на окислитель. В результате химической коррозии металл покрывается пленкой продуктов окисления (чаще всего это оксиды или гидроксиды).

     

    nMe(тв) + m/2O2газ = MenOm(тв) MenOm(раствор)

     

    Природа продуктов оказывает существенное влияние на скорость химической коррозии. Защитное действие пленки продукта тем выше, чем лучше ее сплошность и ниже диффузионная способность. Сплошность пленки принято оценивать при помощи фактора Пиллинга-Бэдвордса (a), который определяют как отношение объема образовавшегося продукта коррозии Vпрод к объему израсходованного на этот процесс металл VМе:

     

    Металлы, у которых a 1.6 пленки легко отделяются от поверхности металла и. следовательно, не препятствуют его дальнейшему разрушению.

    Пример:

    1.Окисление алюминия ( a = 1.31)

     

    2А1 + 3/2О2 = А12О3 - сплошная пленка

     

    Металл устойчив к коррозии.

    2.Окисление железа ( a = 2.02)

     

    nFe + m/2O2 = FenOm - несплошная (рыхлая) пленка

     

    Металл неустойчив к коррозии.

    Электрохимическая коррозия.

    Электрохимическая коррозия наблюдается в электропроводящих средах:

    1. в электролитах;
    2. во влажных газах (в атмосфере);
    3. в почве.

    Здесь разрушение металла происходит под действием возникающих на поверхности макро- или микрогальванических элементов. Металл является анодом и окисляется, а окислитель - катодно восстанавливается:

     

    (-) Me - ne Men+

    (+) Ох + mе Red

     

    Оба процесса протекают на различных участках поверхности (анодных и катодных) изделия. Различная химическая активность поверхности изделия может возникнуть:

    - при контакте двух разных металлов (сборные детали, эвтектические сплавы);

    1. при контакте металла и соединения с полупроводниковыми свойствами (неметаллические примеси и включения);
    2. при различных концентрациях электролита или окислителя в растворе.

    Основными окислителями при данном виде коррозии являются:

    а) вода с растворенным в ней кислородом или влажный воздух.

    Процесс восстановления идет по схеме О2 + 2Н2О + 4е 4ОН-.

    В этом случае говорят, что идет коррозия с кислородной деполяризацией. Потенциал кислородного электрода:

     

    Е (2Н2О + О2/4ОН-) = 1,25 + 0,015 lg Рo2 - 0,059 рН;

     

    б)ионы Н + в кислой среде. Восстановление окислителя идет по схеме: 2H+ + 2e H2 - коррозия с водородной деполяризацией.

    Потенциал водородного электрода:

     

    Е (Н+/Н2) = -0,059 pH + 0,03 1g Pн2.

     

    В зависимости от величины потенциала металла возможны следующие случаи:

    )если Е (Меn+/Me) > E (О2 + 2Н2О/4ОН-), то электрохимическая коррозия невозможна. Металл устойчив к коррозии;

    2) если Е (Меn+/Ме) Е (Н+ /Н2), то будет протекать коррозия с кислородно?/p>