Лабораторная работа №1 «Изучение зависимости стационарного потенциала металла от рН коррозионной среды»

Цель работы: получение зависимости стационарного потенциала металла от рН коррозионной среды

Оборудование: иономер , стеклянный электрод, хлорсеребряный электрод, два химических стакана на 200 мл, исследуемый электрод, бюретка для титрования, образцы металлов (алюминия, железа, цинка, меди, стали, латуни, бронзы и т.д.)

Реактивы: 0,1 Н раствор HCl (приготовленный из фиксанала); 0,1 Н раствор NaOH; раствор морской соли 10%; 0,25 Н раствор уксусной кислоты СН₃СООН; растворы NaCl с известным значением рН среды.

1. Теоретическая часть

Потенциал изолированного металла в растворе собственных ионов принимает равновесное значение вследствие того, что устанавливаются равные скорости ионизации металла и обратного процесса разряда ионов металла из раствора. Оба эти процесса сбалансированы, и количество вещества, переносимое в единицу времени через границу металл-раствор в одном и другом направлении, одинаково, как и количество электрических зарядов. Благодаря этому не происходит потери металла, а его потенциал сохраняет своё постоянное значение (что является признаком баланса электрических зарядов).

Поместим теперь металл в раствор кислоты. Как показывает опыт, его потенциал также принимает постоянное значение, Однако этот потенциал не является равновесным. Это следует из того, что металл непрерывно переходит в раствор.

Потенциал, при котором протекает электрохимическая коррозия носит название стационарного потенциала Е_ст. Постоянство во времени Е_ст указывает, что и в данном случае соблюдается баланс электрических зарядов, притекающих к поверхности металла из раствора и уходящих с металла в раствор. Однако на этот раз материальный баланс вещества уже не имеет места.

В результате растворения металла возле его поверхности в растворе образуется некоторое количество одноименных ионов и это создает условие для протекания обратного процесса разряда этих ионов на металле. Следовательно, уже имеются два сопряженных электрохимических процесса: ионизация металла и разряд его ионов. Но в отличие от равновесного металлического электрода в данном случае эта пара электрохимических процессов не является единственной. На поверхности металла происходит также разряд водородных ионов и водород удаляется в виде пузырьков в атмосферу, но наряду с этим частично протекает эго ионизация, т.е. обратный переход ионов водорода в раствор. Это дает вторую пару сопряженных процессов, протекающих на поверхности металла. В зависимости от рН среды на каждом конкретном металле, буду протекать свои сопряженные процессы.

Зависимость стационарных потенциалов металлов от концентрации водородных ионов линейна и может быть определена соотношением:

0,0591

Е_ст=Е⁰_ст - ----------рН (1)

α₁z+β₂

Угловой коэффициент прямой Е_ст – рН отличается от значения (2,3RT)/F для водородного электрода, поскольку сумма α₁z+β₂ не равна единице.

Влияние рН, на скорость коррозии растворяющегося металла, может быть выражена соотношением:

α₁z

lg i_корр= const - ---------- рН (2)

α₁z+β₂