3. Електрохімічна корозія, утворення гальванопар.

Першопричиною корозії металів у воді або в інших електролітах є т/д нестійкість більшості металів при їх контакті з агресивним середовищем.

Електрохімічна корозія  це руйнування металів у середовищах з йонною провідністю, при якому відбувається просторове перенесення електронів і виникнення електричного струму.

Як випливає із визначення, процеси йонізації атомів металу і відновлення окиснювального компонента із корозійного середовища відбуваються хоч і одночасно, однак не в єдиному акті (на різних ділянках), а їх швидкості залежать від величин електродних потенціалів металу.

Сутність електрохімічної корозії полягає в анодному розчиненні металу ( ) на тих ділянках, яким відповідає більш від’ємне значення електродного потенціалу, і катодному відновленні окисника із навколишнього середовища ( ) на тих ділянках, де електродний потенціал має більш додатне значення, завдяки чому самі катодні ділянки зберігають свою цілісність.

Окисниками при електрохімічній корозії найчастіше бувають О₂ і Cl₂ у вологому повітрі, йони Н⁺, Fe³⁺, NO₃^ тощо. Взагалі середовищем електрохімічної корозії може бути: електроліт (водні розчини кислот, солей, лугів, морська вода); вологий газ; вологий ґрунт.

Здебільшого на катодних ділянках спостерігається йонізація (відновлення) кисню відповідно до схем:

– у нейтральному чи лужному середовищі:

В;

– у кислому середовищі:

В;

а також виділення водню:

Корозійний процес, що супроводжується поглинанням і відновленням газового кисню, називається корозією з кисневою деполяризацією.

Корозійний процес, при якому відновлюються йони Гідрогену і виділяється газуватий водень, називається корозією з водневою деполяризацією.

Поряд з електрохімічними процесами під час корозії відбуваються вторинні хімічні реакції, наприклад, взаємодія йонів металу з гідроксильними йонами:

Утворена основа протягом часу може піддаватися поступовій дегідратації:

Корозійні електрохімічні процеси подібні до тих, що відбуваються у гальванічних елементах. Однак на відміну від звичайних гальванічних елементів у корозійних гальванічних елементах відсутній зовнішній ланцюг, а електрони переходять безпосередньо з анода на катод без участі сполучного електронного провідника.

Електродні потенціали.

При занурені металу у розчин електроліту між поверхнею металу і електро-літом виникає різниця потенціалів, яка називається електродним потенціалом. Причиною виникнення електродних потенціалів є перенос іонів із металу в розчин і навпаки.

Всі корозійні елементи можна розділити на три групи:

1. Елементи, які складаються із двох різних металів, занурених в розчини різних електролітів. Прикладом корозійних елементів першого типу є,наприклад, мідно-цинковий елемент,в якому цинк розчиняється, а на міді виділяються її іони з розчину:

Cu/CuSO₄//ZnSO₄/Zn

2. Елементи утворені при занурені електродів із одного і того самого металу в розчини різних електролітів, або в розчини одного і того ж електроліту, які відрізняються концентрацією, температурою, швидкістю руху або іншими факторами

Ме/МеА(с₁)//МеА(с₂)/Ме с₁ > с₂

В такому концентраційному елементі, згідно формули Ернста, більш негативним елементом є електрод, який стикається з більш розбавленим розчином, а більш позитивним—що стикається з більш концентрованим розчином.

Особливо важливим у практичних умовах є концентраційний кисневий елемент, тобто елемент, в якому окремі частини електроліту відрізняються між собою по концентрації розчиненого в них кисню. Причина утворення корозійного елементу нерівномірної аерації полягає в тому, що потенціал кисневого електрода залежить від концентрації кисню в розчині. З підвищенням концентрації кисню потенціал кисневого електроду стає більш позитивним. Посилена корозія внаслідок нерівномірної аерації виникає на тих ділянках, які менш доступні дії кисню, чим решта поверхні. Такими ділянками є подряпини, раковини, щілини і т.п.

3. Елементи утворені при занурені двох різних металів у розчин одного і того ж електроліту

Fe/NaCl/Ni; Fe/Na₂SO₄/Cu

Залізо в обох випадках є негативним електродом,а Ni і Cu—позитивними. Fe розчиняється, а на Ni і Cu відновлюється кисень до гідроксильних іонів. Це найбільш поширений корозійний елемент у практиці, бо апаратура часто виготовляється різних металів, крім сплави містять різні домішки, мікровключення, відрізняються хімічною фізичною неоднорідністю.

Контрольні питання:

1. Що таке корозія і як її класифікують?

2. Охарактеризуйте хімічну корозію металів.

3. Як температура впливає на корозію металів? Охарактеризуйте захисні властивості оксидних плівок.

4. Дайте характеристику електрохімічній корозії.

5. Охарактеризуйте процес утворення гальванопар при електрохімічній корозії.

Домашнє завдання:

Опрацювати :

Література