Волгоградский Государственный Технический Университет

Термодинамическая возможность коррозии. Диаграмма Пурбе.

Выполнил:

Проверил:

Гаевский Ю.К.

Волгоград 2008 г.

Коррозия — разрушение металлов в результате химиче­ской или электрохимической реакции. В некоторых случаях химическое воздействие сопровождается физическим разруше­нием и называется коррозионной эрозией, коррозионным износом или фреттинг-коррозией. Ржавлением называется коррозия железа и его сплавов с об­разованием продуктов коррозии, состоящих в основном из гидратированных оксидов железа.

Изменение энергии Гиббса.

Возможность протекания любой химической реакции, включая реакцию металла с окружающей средой, определяется изменением энергии Гиббса ∆G. Чем выше отрицательное значение ∆G, тем больше термодина­мическая возможность реакции.

Для примера рассмотрим сле­дующие реакцию при 25 °С:

Mg + Н₂О (ж.) + 1/2 О₂ (г.) —>Mg (OH)₂ (тв.), ∆G = — 142 600 кал.

Cu + Н₂О (ж.) + 1/2 О₂ (г.) —>Cu (OH)₂ (тв.), ∆G = — 28 600 кал.

Au + 3/2Н₂О (ж.) + 3/4 О₂ (г.) —>Au (OH)₃ (тв.), ∆G = — 15 700 кал.

В последней реакции изменение энергии Гиббса положительно — это свидетельствует о невозможности протекания этого процесса, т. е, о том, что зо­лото в водной среде не, коррозирует с образованием Аu(ОН)₃. Следует отметить, что термодинамическая возможность коррозии не является мерой скорости коррозионного процесса. Высокому отрицательному значению ∆G не всегда соответствует высокая скорость коррозии, но если ∆G положительно, можно утверждать, что в данных условиях реакция не пойдет. При отрицательном ∆G, реакция может идти и с высокой и с низкой скоростью — в зави­симости от различных факторов.

С точки зрения электрохимического механизма коррозии, термо­динамическая возможность процесса может быть описана элек­тродвижущей, силой (э. д. с.) коррозионных элементов, суммарное действие которых и есть коррозионный процесс.

Зависимость между ∆G в джоулях и э. д. с. в вольтах выра­жается уравнением: ∆ G= —EnF;

где Е — э. д. с; п — число электронов или химических эквивалентов, участвую­щих в реакции; F—число Фарадея (96 500 Кл/моль),

Таким образом, чем больше э. д. с. любого гальванического элемента, тем больше термодинамическая возможность протекания его суммарной реакции.

Э. д. с. элемента в лаборатории или в полевых условиях изме­ряют компенсационным методом, сравнивая ее с известной э. д. с. в отсутствие тока в элементе.

Для этого используют измерительную схему:

Калиброванное равномерное сопротивление R₁ соединено с ба­тареей В на 1,5—4 В через реостат R₂. Каждое положение кон­такта D отвечает определенному значению напряжения, лежа­щему между нулем (при крайнем левом положении) и максималь­ным значением (крайнее правое положение). Сначала элемент С замещается нормальным элементом Вестона, э. д. с. которого известна.

С помощью регулируемого сопротивления R₂ добиваются ис­чезновения тока в гальванометре, при этом контакт D находится в положении, соответствующем э. д. с, нормального элемента. Затем в цепь включают элемент о неиз­вестной э. д. c. и c помощью сопротивления R₂ снова добиваются исчезновения тока в цепи. Соответствующий отсчет положения контакта D в вольтах дает значение э. д. с. элемента.

Чувствительные гальванометры с высоким вход­ным сопротивлением удобны для измерения э. д. с, так как поз­воляют получить правильные значения даже при отсутствии точ­ной компенсация. Эти гальванометры имеют следующие недо­статки: во-первых, они требуют тщательной изоляции всех под­водящих проводов, особенно в сырую погоду, и, во-вторых, необ­ходимо экранировать все провода и контакты для защиты от внеш­них электрических наводок, вызванных, например, находящимися вблизи высокочастотными генераторами, коммутационными устрой­ствами.