2. Вопросы и задания для самоподготовки.
2.1.Что называют коррозией металлов?
2.2. В чём отличие электрохимической коррозии от химической?
2.3. Каковы причины возникновения коррозионных микрогальванических элементов?
2.4. Как определить термодинамическую возможность протекания коррозии металла с выделением водорода?
2.5. Как определить термодинамическую возможность протекания коррозии металла с поглощением кислорода?
2.6. Как можно замедлить скорость коррозии с поглощением кислорода?
2.7. Какие факторы влияют на скорость коррозии с выделением водорода?
2.8. Какое состояние металла называют пассивным?
2.9. Объясните, почему в атмосферных условиях медь корродирует, а золото нет?
2.10. Объясните, почему в стальных цистернах можно перевозить концентрированные азотную и серную кислоты, и нельзя перевозить соляную кислоту.
3. Экспериментальная часть.
В настоящее время основным конструкционным материалом является углеродистая сталь - сплав железа с углеродом сложного состава.
В данной работе с помощью гальванического элемента, состоящего из железного и графитового стержней в водном растворе хлорида натрия, исследуются условия возникновения микрогальванических коррозионных элементов на поверхности углеродистой стали и моделируется коррозия углеродистого железа при коротком замыкании анода и катода ГЭ.
Вначале измеряют разность потенциалов между железным и графитовым электродами. Метод заключается в прямом измерении разности потенциалов на клеммах гальванического элемента с помощью датчика электрохимического потенциала, имеющего высокое сопротивление. Вследствие высокого сопротивления мала сила тока, протекающего через элемент, поэтому измеренная разность потенциалов незначительно отличается от ЭДС. Затем следят, как меняется разность потенциалов при замыкании электродов накоротко, то есть имитируется непосредственный контакт железных и углеродистых участков поверхности стали.
За изменением реакции среды у электродов судят по изменению окраски индикатора фенолфталеина, который в кислом и нейтральном растворах бесцветен, а в щелочном имеет малиновую окраску.
О коррозии (окислении) железного стержня судят по появлению в растворе ионов Fe2+. Индикатором на ионы Fe2+ служит гексацианоферрат калия K3[Fe(CN)6], который в присутствии указанных ионов в растворе образует с ними соединение синего цвета KFe[Fe(CN)6], называемое «турнбуллева синь»:
K3[Fe(CN)6] + Fe2+ = K Fe[Fe(CN)6] + 2 K+
Добавление в раствор NaCl пероксида водорода H2O2 приводит к появлению в коррозионной среде окислителя, значительно более сильного, чем Н+ и О2 (см.таблицу окислительно-восстановительных потенциалов). Кроме того, увеличивается концентрация растворенного кислорода О2 вследствие разложения пероксида:
H2O2 = Н2О + ½ О2
3.1. Оборудование.
Компьютер, датчик для измерения электрохимических потенциалов, U-образная стеклянная трубка, железный и графитовый стержни, зажимы «крокодилы». Эксперимент проводится при комнатной температуре.
3.2.Реактивы.
Растворы: 0,5 М NaCl, 0,1 М K3[Fe(CN)6], 1 М Н2О2 ,спиртовой раствор фенолфталеина.