Внимание! После изучения лекции необходимо выслать через систему сдо ответы на вопросы

1. Условия протекания коррозии

2. Виды защитных покрытий от коррозии

3. Смысл закона Фарадея. Лекция Электролиз и коррозия металлов

Коррозия металлов. Виды коррозии. Защита от коррозии.

Примером реакций, происходящих на границе раздела фаз, на поверхности раздела фаз является коррозия металла. Коррозия – это процесс разрушения металла под химическим воздействием соприкасающейся с ним среды. Происходит на поверхности раздела фаз. Различают эрозию – это разрушение поверхности под влиянием механического воздействия (струи воды, несущей крупинки песка, выветривание, крошение, испарение и т.п.).

Виды коррозии: равномерная, пятнами, точечная, питтинг, межкристаллическая, межкристаллитная, растрескивающаяся, селективная.

Коррозия – это окислительно восстановительный процесс, может протекать в газах, в воздухе, в воде, в органических растворителях и в растворах электролитов. Различают – химическую и электрохимическую коррозию. Масштабы потерь от коррозии миллиардные.

Химическая коррозия протекает при действии на них окислителей – неэлектролитов. Химическую коррозию иногда называют газовой или высокотемпературной. Металл покрывается слоем продуктов своего окисления – чаще всего пленкой оксида или гидроксида. Оксидная пленка иногда препятствует дальнейшему окислению.

Оксидные слои железа и не образуют сплошной пленки и не предохраняют Fe от дальнейшего ржавления, а оксидная пленка Al прекращает коррозию, характеризуется сплошностью. 65% влажности считается критической относительной влажностью. При этой t˚ интенсивность ржавления очень высока, ржавчина энергично притягивает и удерживает влагу. Сначала оранжево – желтая ржавчина имеет структуру геля, но постепенно образуется кристаллический оксид – гидроксид и . Окисление металла на воздухе интенсифицируется при наличии , галогенов, паров и кислот, а также присутствия пыли.

Образующиеся при этом соли и гидроксиды (сульфаты, карбонаты), которые разлагаются и образуют вторичные оксиды.

Электрохимическая коррозия. Разрушение металла в среде электролита с возникновением внутри системы электрического тока называется электрохимической коррозией. Практически любой металл имеет примеси других металлов и образует в среде электролита большое число микро гальванических элементов. Если два металла соединить вне раствора проводником и поместить в раствор, содержащий их ионы, то более активный металл будет корродировать. Причиной электрохимических металлов в первую очередь может быть . При ~7 электродный потенциал ионов составляет и, следовательно, вода способна окислять металлы, у которых электродный потенциал меньше 0,41. Рассмотрим пластинку с включением . В растворе . - является анодом (), а – катодом ().

Fe – анод	Cu – катод
атомы железа, передавая 2 электрона меди переходят в раствор	здесь на катоде разряжаются водородные ионы

Основные методы защиты от коррозии. Избежать полностью коррозию невозможно, но резко уменьшить её и свести к минимуму вполне осуществимо.

1. Изоляция Me от коррозийной среды.

Создается защитная пленка на поверхности. Например, покрывается металл другим металлом. ( и др. не корродирующим). Такие покрытия называются анодными, если они изготовлены из металла с более (–) потенциалом, и катодными, если они состоят из с более (+) потенциалом. Можно создать неметаллические покрытия (каучук, пластмассы), лаки, олифа, известки, методы оксидирования (покрытие и т.д.), фосфатирование , применяются лакокрасочные материалы.

2. Электрохимические методы защиты.

Протекторная – это защита с использованием специального анода – протектора (например, старые железные детали) с более (–) Е, чем Е у металла защищаемой конструкцией. Протектор будет разрушаться и предохранять тем самым конструкцию.

Электрозащита – это защита с использованием внешнего источника тока.

3. Ингибиторы коррозии.

Вещества, способные при незначительных добавках уменьшать коррозию называются ингибиторами или замедлителями. Анодные замедлители (, фосфаты, силикаты, хроматы, нитраты и т.п.). Катодные (соли магния, Zn, Ni и др.). Факторы, определяющие концентрацию ингибитора – это рН, природа металла, t˚, скорость движения среды и т.д. Из органических веществ это уротропин, тиомочевина и т.п.).

Электролиз расплавов и растворов. Законы Фарадея.

Электролиз – это окислительно – восстановительное разложение вещества под действием приложенной к нему разности потенциалов. На аноде происходит окисление, на катоде – восстановление. Многие металлы получаются электролизом из их солей. Процессы электроосаждения разделяются на 2 группы: процессы гальванопластики (открыты Якоби в 1837 году) и гальваностегии.

Гальваностегия – это осаждение на поверхность металла другого металла для защиты от коррозии, для сцепления и т.д.

Гальванопластика – это осаждение Ме на неметаллическую поверхность катода (гипс, графит). Электролиз проводится из растворов или расплавов.

расплав

K (–) восстановление

A (+) окисление

складываем уравнение:

Эта реакция протекает не самопроизвольно. Энергия, необходимая для осуществления поступает от внешнего тока, а в гальваническом элементе энергия самопроизвольно протекающей в нём химической реакции превращается в электрическую энергию.

Электролиз растворов.

При рассмотрении водных растворов электролиз протекает с учетом продуктов диссоциации воды.

Какие процессы будут проходить у катода или анода зависит от элект. потенциалов электрохимических систем.

Катодные процессы

Катодное восстановление приводит к выделению элементов в свободном виде, учитывая величину потенциала процесса восстановления ионов водорода.

если , то на катоде будет выделяться металл и наоборот.

На катоде будет выделяться водород, если идет электролиз солей металлов от Li до Al.

Анодные процессы

Материал анода при электролизе может окисляться, поэтому разделяют электролиз с инертным анодом и активным.

Инертным называется анод, материал которого не окисляется (уголь, платина, графит).

Активным называется анод, материал которого окисляется.

(на аноде)

По активности к окислению на аноде отрицательные ионы могут быть расположены:

Активный анод:

Электрохимическое рафинирование меди.

Анод – это пластина черной меди, подлежащей очистке, катод – химически чистая медь. Электролит – водный раствор .

(+) анод	(–) катод
окисляется медь и переходит в раствор	выделяется чистая медь из раствора

Количественно электролиз описывается двумя законами Фарадея:

1. Масса выделяющегося на электроде вещества пропорциональна количеству электричества, протекшего через электролизер.

J – ток, t – время протекания. Q = Jt – количество электричества, протекшего через электролизер.

k – коэффициент пропорциональности (зависит от системы единиц).

2. Для выделения на электроде 1г – экв любого вещества необходимо затратить одно и тоже количество электричества, равное числу Фарадея:

,

т.к.