1.3. Электрохимический (электродный) потенциал

Присутствие свободных зарядов на поверхности металла с одной стороны и заряженных ионов в растворе с другой стороны приводит к возникновению разности потенциалов на границе «металл - раствор». Такая разность потенциалов между металлом и электролитом называется электрохимическим или электродным потенциалом металла. Потенциалы являются отрицательными, если сами металлы заряжены отрицательно по отношению к раствору, и положительными, если металлы заряжены положительно.

Значение электродного потенциала зависит от концентрации и вида ионов в растворе, температуры и ряда других факторов. Поэтому для сравнительной оценки электролитической стойкости металлов пользуются стандартными электродными потенциалами. Стандартный или нормальный электродный потенциал - это разность потенциалов между металлом, погруженным в раствор его соли, содержащей 1 г-ион металла в 1 л, и электродом сравнения, измеренная в нормальных условиях. В качестве электрода сравнения, как правило, используют нормальный водородный электрод, потенциал которого принимается равным нулю.

Нормальный водородный электрод представляет собой платиновый электрод, покрытый тонко измельченной платиной, погруженный в раствор HCl, и омывается пузырьками газообразного водорода, продуваемого через раствор (рис. 1.5). Платиновый электрод адсорбирует на своей поверхности водород, образуя водородный мешочек. Электролит водородного электрода в расчете на 1000 г воды содержит 43,18 г соляной кислоты, а обтекающий его поток водорода имеет давление 1 кгс/см². Потенциал нормального водородного электрода принимается равным нулю.

Рис. 1.5. Нормальный водородный электрод

Равновесные потенциалы различных электродов в растворах собственных солей, в которых концентрация равна единице, измеренные относительно нормального водородного электрода, называются нормальными потенциалами. Они образуют нормальный электрохимический ряд напряжений, по которому можно определить, какой из пары взятых металлов будет разрушаться (служить анодом) и степень опасности коррозийного процесса. Электрохимический ряд напряжений представлен в виде табл. 1.3.

Электрохимические потенциалы являются мерой, позволяющей оценить способность металла к переходу в раствор в виде ионов. Чем отрицательнее потенциал металла, тем менее прочно он удерживает свои ионы и тем более склонен к коррозии. Положительные значения потенциалов указывают на коррозионную стойкость металлов (благородность). Металлы, стоящие в таблице выше водорода, положительны по отношению к раствору и принимают из раствора положительные ионы.

Таблица 1.3

Стандартные электродные потенциалы металлов

Металл	Ионы	Потенциал, В	Металл	Ионы	Потенциал, В
Литий	Li+	- 3,045	Железо	Fe3+	- 0,036
Калий	K+	- 2,925	Водород	Н+	0,000
Барий	Ba+	- 2,900	Олово	Sn4+	+ 0,050
Стронций	Sr+	- 2,890	Сурьма	Sb3+	+ 0,200
Кальций	Са2+	- 2,800	Мышьяк	Аs3+	+ 0,280
Натрий	Nа2+	- 2,714	Висмут	Вi3+	+ 0,300
Магний	Мg2+	- 2,370	Медь	Сu2+	+ 0,337
Алюминий	Al3+	- 1,660	Кобальт	Со3+	+ 0,400
Марганец	Мn2+	- 1,180	Медь	Сu+	+ 0,521
Хром	Сr3+	- 0,913	Таллий	Тl3+	+ 0,720
Цинк	Zn2+	- 0,762	Ртуть	Hg2+	+ 0,854
Железо	Fe2+	- 0,440	Палладий	Рd2+	+ 0,987
Марганец	Мn3+	- 0,283	Иридий	Ir3+	+ 1,000
Никель	Ni2+	- 0,250	Платина	Pt2+	+ 1,190
Олово	Sn2+	- 0,140	Золото	Аu3+	+ 1,500
Свинец	Pb2+	- 0,130	Золото	Au+	+ 1,680