Билет 27. Свинцовые аккумуляторы.

Аккумуляторы электрические (от лат. accumulator- собиратель, накопитель), хим. источники тока многократного действия. При заряде от внеш. источника электрич. тока в аккумуляторах накапливается энергия, которая при разряде вследствие хим. реакции непосредственно превращ. снова в электрическую и выделяется во внеш. цепь. По принципу работы и осн. элементам конструкции аккумуляторы не отличаются от гальванических элементов, но электродные реакции, а также суммарная токообразующая реакция в аккумуляторы обратимы. Поэтому после разряда аккумуляторы может быть снова заряжен пропусканием тока в обратном направлении: на положит. электроде при этом образуется окислитель. на отрицательном-восстановитель.

Наиб. распространены свинцовые аккумуляторы, часто наз. также кислотными.

Свинцовый аккумулятор состоит из решетчатых свинцовых пластин, одни из которых заполнены диоксидом свинца, а другие — металлическим губчатым свинцом. Пластины погружены в 35-40%-ный H₂SO₄ (серной кислоты). При этом удельная электрическая проводимость раствора серной кислоты максимальна. Их действие основано на реакции:

При работе аккумулятора — его разряде — свинец окисляется, а диоксид свинца восстанавливается.

Положительные ионы свинца Рb²⁺ соединяются с отрицательными ионами кислотного остатка SO₄^2-, образуя на обоих электродах сернокислый свинец РbSО₄ (сульфат свинца).

Металлический свинец — анод(-), PbO₂ — катод(+). Напряжение заряженного аккумулятора равно примерно 2В. Во время работы расходуются материалы катода и анода, а также серная кислота, при этом напряжение на зажимах падает.

Для зарядки аккумулятор подсоединяют к источнику тока (Плюсом к плюсу, минусом к минусу), при этом ток течет в обратном направлении и все процессы обращаются.

Содержание в электролите серной кислоты и плотность электролита уменьшаются при разряде и увеличиваются при заряде. По плотности электролита судят о степени разряженности свинцового аккумулятора.

Билет 28. Коррозия металлов. Химическая, электрохимическая, электрическая. Основные способы защиты от коррозии.

Металлические материалы, приходя в соприкосновение с окружающей средой, подвергаются с той или иной скоростью разрушению. Причина этого разрушения лежит в химическом взаимодействии: металлы вступают в окислительно-восстановительные реакции и окисляются. Самопроизвольное разрушение металлических метериалов, происходящее под химическим воздействием окружающей среды называют коррозией. По ориентировочным подсчетам, безвозвратные потери металла от коррозии составляют 10-15% мировой продукции стали. Еще больший вред — от порчи изделий, вызываемой коррозией. Также существуют косвенные потери от коррозии (утечка нефти или газа из подвергшихся коррозии трубопроводов и пр).

Химическая коррозия металлов — коррозия, протекающая при взаимодействии металлов с сухими газами или растворами неэлектролитов. Механизм газовой коррозии связан с протеканием на поверхности раздела твердой и газообразной фаз двух реакций: окисление металла и восстановление газообразного окислителя. Атомы и ионы металла и окислителя диффундируют сквозь постепенно утолщающуюся пленку продуктов коррозии. В результате на поверхности металла образуются соответствующие соединения — оксиды, сульфиды и пр. Газовой коррозии подвергаются углеродистые стали, чугуны, которые взаимодействуя с кислородом могут терять прочность и твердость, особенно при повышенных температурах. Устойчив к коррозии никель, а его сплав с хромом устойчив даже при температурах свыше 1000 градусов Цельсия.

Электрохимическая коррозия металлов. К электрохимической коррозии относятся все случаи коррозии в водных растворах(подводные части судов,паровые котлы), в т.ч. и коррозия металла во влажной атмосфере. В результате либо образуются нерастворимые продукты, например, ржавчина, либо металл переходит в раствор в виде ионов.Растворенный кислород и ионы водорода — важнейшие окислители, вызывающие электрохимическую коррозию металлов.

По степени термодинамической неустойчивости все металлы делят на пять групп (Н. Д. Томашов), согласующиеся с их положением в ряду напряжений):

• повышенной термодинамической нестабильности — Li, Rb, Cs, Ba, Sr, Ca, Na, Mg, Al, Ti, Zr, Mn, Cr, Zn, Fe. могут корродировать даже в нейтральных средах, окисляются водой.

• термодинамически нестабильные — Cd, In, Tl, Co, Ni, Mo, Pb, W — окисляться водой не могут, но неустойчивы в кислых средах.

• промежуточной термодинамической стабильности — Bi, Sb, Re, Tc, Cu, Ag, Rh

• высокой стабильности — Hg, Pd, Ir, Pt

• полной стабильности — золото.

Основными способами защиты от коррозии являются:

• Электрохимические методы(применимы в средах, где хорошо протекает ток):

  • катодная защита (присоединение к отрицательному полюсу источника тока — металл становится катодом). Вместо окисления — восстанавление. Окисление на аноде(куски железа)

  • Протекторная (протектор — лист более активного металла — цинк, сплавы магния)

• легирование металлов

• создание защитных покрытий

• Для придания жаростойкости стали и чугуну в их состав вводят хром, кремний, алюминий, никель, кобальт

• в горячем состоянии поверхность изделия насыщают алюминием (алитирование) или хромом (термохроматирование). При этом на поверхности образуется тонкая, но прочная оксидная пленка.

• неметаллические покрытия

• изменение свойств среды