- •Часть II рабочая тетрадь
- •Введение
- •1.1. Строение атома и периодическая система
- •1. 2. Химическая связь
- •2.1. Основы химической термодинамики
- •2.2. Химическая кинетика
- •Зависимость скорости реакции от температуры
- •2.3. Химическое равновесие
- •И стехиометрические расчёты
- •Характерные реакции оснóвных оксидов
- •4.1. Общие свойства растворов
- •4.2. Равновесия в растворах электролитов
- •Ионно-молекулярные реакции в растворах электролитов
- •Методы определения рН растворов
- •Гидролиз солей
- •5.1. Окислительно-восстановительные процессы
- •5.3. Электролиз
- •5.4. Коррозия металлов
- •Защитные покрытия
- •Электрохимические методы
- •6.1. Качественный химический анализ
- •6.2. Количественный химический анализ
- •6.3. Физико-химические и физические методы анализа
- •7.1. Общие сведения и методы получения полимеров
- •7.3. Природные полимеры
- •Библиографический список
- •Заключение
5.4. Коррозия металлов
ПОДГОТОВКА К ВЫПОЛНЕНИЮ ЗАДАНИЯ
Изучить и усвоить:
· лекцию «Коррозия металлов» [Конспект лекций, раздел 5.4].
· видеозапись лабораторной работы «Коррозия и защита металлов» [Приложение к УМК: диск 4].
Цель выполнения задания
· Усвоить суть химической и электрохимической коррозии металлов.
· Изучить факторы, влияющие на скорость коррозии.
·Ознакомиться с некоторыми методами защиты металлов от коррозии.
Теоретические сведения
Коррозией металлов называется процесс их самопроизвольного разрушения под воздействием окружающей среды. Коррозия представляет собой окислительно-восстановительный процесс, протекающий на границе раздела: металл – среда. Металл всегда окисляется, а компоненты окружающей среды (О2, СО2, SO2, Cl2, H+, H2O и др.) восстанавливаются. В результате коррозии образуются продукты окисления металла – оксиды, гидроксиды, соли. Такое превращение металла сопровождается существенным изменением его механических свойств.
По механизму процесса различают химическую и электрохимическую коррозию.
Химическая коррозия происходит под воздействием агрессивных газообразных компонентов окружающей среды при высоких температурах (газовая коррозия) или под воздействием некоторых агрессивных жидкостей – неэлектролитов. Основным признаком химической коррозии является то, что она происходит без возникновения в системе электрического тока, когда реакции окисления и восстановления протекают в одной точке поверхности.
Электрохимическая коррозия протекает в электролитах и сопровождается возникновением коррозионного тока между анодными и катодными участками поверхности металла. На анодных участках идёт окисление, в результате чего металл разрушается и его ионы «уходят» в коррозионную среду:
Ме 0 − n ē → Ме n+. (5.6)
Освободившиеся в результате окисления электроны участвуют в катодном процессе восстановления окислителя из окружающей среды. Вид процесса зависит от природы окислителя и состава среды. Для случая контакта двух металлов коррозионный процесс наиболее активно идёт в месте контакта (рис. 5.10).
Рис. 5.10. Схема электрохимической коррозии
Уравнения наиболее часто встречающихся катодных процессов приведены в табл. 5.5
Таблица 5.5
Уравнения катодных коррозионных процессов в различных средах
Реакция среды |
Нейтральная |
Кислая |
Щелочная |
Уравнения реакций |
О2 + 2Н2О + 4ē → 4 ОН─ |
2Н+ + 2е → Н2 или О2 + 4Н+ + 4ē → 2 Н2О |
4ОН─+ 4ē → О2 + 2Н2О |
Отличием электрохимической коррозии от химической является то, что процессы окисления и восстановления протекают на разных участках поверхности корродирующих металлов.
Пример 5.8. Сталь (в первом приближении железо) плотно контактирует с никелем и оба металла находятся в воде, в которой растворён кислород, т.е. в нейтральной среде (табл. 5.5). Какой из металлов будет корродировать? Запишите электронные уравнения анодного и катодного процесса.
Решение. На менее активном металле − никеле (табл. 5.1) будет идти катодный процесс восстановления окислителя из среды:
О2 + 2Н2О + 4ē → 4 ОН‾ (табл. 5.5).
Железо более активный металл, чем никель, т.к. имеет более электроотрицательный стандартный потенциал поэтому на железе будет сосредоточен анодный процесс окисления:
2 │ Fe0 − 2 ē → Fе 2+.
В данном случае корродирует железо. Вторичный процесс коррозии состоит во взаимодействии ионов железа с гидроксильными ионами
2Fе 2+ + 4ОН‾ → 2 Fe(OH)2.
Суммарное уравнение коррозионного процесса имеет вид
2Fe + О2 + 2Н2О → 2 Fe(OH)2.
Основные направления защиты металлов от коррозии представлены на рис. 5.11.
НАПРАВЛЕНИЯ
ЗАЩИТЫ МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ
Конструктивные
меры
Уменьшение
агрессивности среды