Вопрос 59): Применение электролиза в промышленности:

Важнейшее применение электролиза – в металлургической и химической промышленности.

В металлургической промышленности электролизом расплавленных соединений и водных растворов получают металлы, а так же производят электролитическое рафинирование – очистку металлов от вредных примесей и извлечение ценных компонентов.

Электролизом расплавов получают металлы, имеющие сильно отрицательные электродные потенциалы, и некоторые их расплавы. При высокой температуре электролит и продукты электролиза могут вступать во взаимодействие друг с другом, воздухом, и материалом электродов и электролизера. Это усложняет схему гидролиза. Электролитом обычно служат смеси расплавленных соединений. Преимущество – легкоплавкость, позволяющая проводить гидролиз при относительно низких температурах.

Электролитическое выделение металла из раствора называется электроэкстрацией. Руда, или обогащенная руда – концентрат подвергается обработке определенными реагентами, в результате которой металл переходит в раствор. После очистки от примесей раствор подвергают электролизу. Металл выделяется на катоде и в большинстве случаев характеризуется высокой чистотой. Таким методом получают цинк.

Электролитическому рафинированию металлы подвергают для удаления из них примесей. Из металла, подлежащего очистке, отливают пластины и помещают их в качестве анодов в электролизер. После прохождения тока металл подвергается анодному растворению – переходит в виде катионов в раствор. Катионы металла разряжаются на катоде, образуя компактный осадок чистого металла. Примеси выпадают в виде анодного шлама, либо переходят в электролит, откуда удаляются.

К гальванотехнике относятся гальваностегия и гальванопластика.

Гальваностегия –нанесение путем электролиза на поверхность металла слоев других металлов для предохранения их от коррозии и придания твердости.(хромирование, цинкование)

Гальванопластика – процесс получения точных металлических копий с рельефных предметов электроосаждением металла. Изготавливают матрицы для прессования различных изделий(громофонных пластинок, к примеру) К гальванопластике так же относятся электрополирование стали, оксидирование алюминия, магния.

Вопрос 60): Электрохимическая коррозия металлов; основные виды электрохимической коррозии; процессы на электродах

Самопроизвольное разрушение металлических материалов, происходящее под химическим воздействием окружающей среды, называется коррозией.

В воде обычно содержится растворенный кислород, способный к восстановлению: O2+4H⁺+4e^-=2H2O. Кроме того в воде присутствуют ионы водорода, так же спобоные к восстановлению: 2H⁺+2e^-=H2. Растворенный кислород и ионы водорода – важнейшие окислители, вызывающие электрохимическую коррозию металлов.

Потенциал, отвечающий электродному процессу O2+2H⁺+4e^-=2H20 равен фи=1,229-0,059*pH. Среда нейтральная, pH=7, следовательно фи=0,8В. Металлы, потенциал которых меньше – располагаются до серебра в ряду напряжений. Они могут окисляться водой.

Потенциал, отвечающий электродному процессу 2H⁺+2e^-=H2 в нейтральной среде примерно равен -0,41В. Следовательно, ионы водорода могут окислить только металлы, у которых фи<-0,41В. Это металлы от начала ряда напряжений до кадмия.

Виды:

1)Атмосферная коррозия. Коррозия во влажном воздухе при обычных температурах. Поверхность металла, находящегося во влажном воздухе, бывает покрыта пленкой воды, содержащей кислород. Скорость атмосферной коррозии зависит от влажности воздуха и содержания в нем газов, образующих с водой кислоты.(CO2,SO2)

2)Коррозия в грунте. Приводит к разрушению проложенных под землей трубопроводов, оболочек кабелей, деталей строительных сооружений. Металл соприкасается с влагой грунта, содержащей растворенный воздух. Скорость зависит от состава грунтовых вод, структуры и минералогического состава грунта.

3)Коррозия при неравномерной аэрации. Наблюдается когда деталь находится в растворе, но доступ к ней растворенного кислорода неравномерен. К которым подходит меньше кислорода, коррозируют сильнее. O2+4H⁺+4e^-=2H2O. Ионы водорода расходуются, раствор подщелачивается. При подщелачивании раствора металлы переходят в пассивное состояние и скорость коррозии у них снижается. Это приводит к местной коррозии.

4)Контактная коррозия. Может протекать, когда два металла с различными потенциалами соприкасаются друг друга либо в водной среде либо при наличии влаги, конденсирующейся из воздуха. Металлы оказывают друг на друга поляризующее действие, металл с меньшим потенциалом поляризуется анодно и скорость его коррозии вблизи места соприкосновения возрастает.