химический каталог




Курс физической химии. Том II

Автор Я.И.Герасимов

овением электрических токов между различными участками металла (передвижение электронов), являющихся следствием электрохимических реакций па отдельных участках поверхности соприкосновения металла с электролитом.

Растворение металла в кислотах также можно считать электрохимической коррозией. Рассмотрим растворение цинка в кислоте:

Zn + 2H+ —>- Zn2+ + H2

Это уравнение отражает суммарный процесс, однако сущность процесса заключается в том, что металлический цинк, опущенный в раствор кислоты, приходит в равновесие с этим раствором таким образом, что некоторое количество ионов Zn2+ переходит в раствор, а электрод приобретает отрицательный заряд. Образуется двойной электрический слой, в обкладку которого, находящуюся в растворе, втягиваются как ионы цинка, так и ионы гидроксония. Потенциал электрода достаточно велик, чтобы ионы гидроксония разряжались, захватывая электроны с поверхности электрода. Равновесный потенциал сохраняется путем растворения новых количеств Zn2+.

Таким образом, при опускании цинка в раствор протекают одновременно два различных параллельных (хотя и сопряженных) электрохимических процесса:

Zn (мет) -f лН20 —> Zn2+ • лЫ20 (в растворе) + 2е

2Н30+ + 2е —? 2Н20 + Н2

поэтому саморастворение цинка в кислотах не следует рассматривать как химическую реакцию вытеснения цинком водорода (элементарные акты различны).

Так как коррозия сопровождается уводом электронов с поверхности металлов, она может происходить не только под действием разряжающихся ионов гидроксония (как в примере с цинком), а может быть результатом действия любых окислителей, являющихся акцепторами электронов. Например, саморастворение металлов сильно ускоряется в присутствии в растворе кислорода воздуха, так как на поверхности металла протекает реакцияj02 + 2e + H20 —> 20Н"

причем эта реакция протекает при более положительном потенциале, чем разряд ионов гидроксония. Поэтому анодное растворение металлов является как бы частным случаем коррозии, когда электроны с поверхности уводятся током.

Для объяснения коррозии Де-ла-Рив в 1830 г. выдвинул идею локальных (местных) элементов, возникающих на поверхности металлов, погруженных в жидкость .

Возникновение местного элемента проще всего можно представить на примере контакта двух металлов, каждый из которых находится в соприкосновении с электропроводящей жидкостью. Например, в случае контакта меди и железа образуется накоротко замкнутый элемент, растворимым полюсом которого является железо, так как электроны переходят от железа к меди. В природных растворах обычно содержатся ионы Н30+, Na+, Mg2+, Са2+, а также растворенный кислород; из имеющихся ионов практически могут разряжаться только ионы гидроксония, а кислород может восстанавливаться с образованием иона ОН".

При контакте металлов электроны переходят от более электроотрицательного металла к более электроположительному, вследствие чего первый будет растворяться, а на втором будут разряжаться ионы гидроксония или восстанавливаться растворенный кислород. Это случай так называемой контактной коррозии. Такого типа коррозия может возникать и на одном металле в местах, подвергшихся различной обработке или при наличии различных инородных включений, особенно металлических. В этом случае образуются своеобразные микроэлементы, замкнутые через основной металл, работа которых приводит к усилению обычной коррозии.

Реальное существование местных микроэлементов было доказано экспериментально Г. В. Акимовым, который с помощью тонкого капилляра, наполненного раствором, измерял распределение потенциала вдоль поверхности металла или сплава, причем показал, что разности потенциалов между отдельными частями поверхности обычно равны нескольким милливольтам.

Было установлено, что коррозия возникает самопроизвольно и на однородной поверхности, поэтому нельзя связывать ее только с действием локальных или местных элементов. Наличие этих элементов лишь усиливает коррозию.

А. Н. Фрумкин развил электрохимическую теорию коррозии металлов; он показал, что указанные выше электрохимические реакции, обусловливающие коррозию (переход ионов металла в раствор и реакция восстановления водорода или другого окислителя.— деполяризатора, например кислорода), могут протекать при одном и том же потенциале на одном и том же участке поверхности металла. Проведенные расчеты потенциала в согласии с опытом свидетельствуют о весьма малом различии между отдельными участками поверхности металла.

Следует отметить, что проблему защиты от коррозии нельзя решать, не учитывая определенной связи коррозии с пассивностью. Если коррозия является процессом самопроизвольного растворения металлов, то пассивирование связано с потерей металлом этой способности. Следовательно, для предохранения металла от коррозии необходимо перевести его в пассивное состояние.

Некоторые металлы пассивируются в окислительных средах, например железо в концентрированных азотной и серной кислотах. Поэтому эти кислоты хранят в железных цистернах. Железо, никель, кобальт и магний пассивны и в щелочных растворах.

Устойчивыми к коррозии являются нержавеющие стали, содержащие кроме железа, хром, никель, марганец и малые добавки титана и ниобия. На изделиях из таких сплавов под действием воздуха и воды возникает химически и механически прочная окис-ная пленка, которая полностью пассивирует металл.

Если при растворении металла (например, свинца в серной кислоте) образуются нерастворимые продукты, то они, отлагаясь на поверхности, могут тормозить или совсем предотвратить коррозию.

Такого рода пассивирование можно назвать «механическим» в отличие от «химического», связанного с химической адсорбцией кислорода, о которой шла речь выше.

Необходимо указать, что действие одних и тех же веществ может, в зависимости от внешних условий и природы металла, и ускорять, и замедлять коррозию. Как было уже сказано, присутствие в растворе кислорода воздуха часто увеличивает коррозию вследствие электровосстановления кислорода по реакции Ог + 4е + 2Н20 -> 40Н~, в процессе которого электроны уходят из металла, и ионы последнего переходят в раствор. Если же легко образуется окисная пленка или при коррозии появляются нерастворимые продукты, то кислород может не ускорять, а замедлять коррозию (например, коррозию алюминия и цинка на воздухе) .

В нейтральных и щелочных растворах коррозия наблюдается в меньшей степени не только потому, что в этих растворах меньше концентрация иона гидроксония, но и потому, что в них легче образуются пассивирующие пленки основного характера.

Ионы хлора, брома и иода, как правило, являются депассива-торами нержавеющих сталей и хрома в кислых и нейтральных средах, а никеля и железа — в щелочных. Следовательно, эти ионы способствуют коррозии.

В последнее время широкое применение в качестве замедлителей (ингибиторов) коррозии получили различные хорошо адсорбирующиеся вещества, часто органические соединения.

Адсорбируясь на поверхности металла, эти вещества могут существенно снижать скорость электрохимических реакций, вызывающих коррозию.

страница 167
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173

Скачать книгу "Курс физической химии. Том II" (5.2Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
прозорово рублевское
Рекомендуем компьютерную фирму КНС C9721A - 3 минуты пешком от метро Дубровка, есть стоянка для авто.
частотный преобразователь 4 квт, 9 а, 380 в рс-051р4к0 цена
ящики для хранения вещей в магазине купить бу

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(26.05.2017)