Вопросы для самостоятельной подготовки

1. Расскажите о строении кристаллических решеток металлов. Охарактеризуйте металлическую связь.

2. Объясните поведение металлов при опускании их в воду и растворы электролитов. Какие свойства проявляют металлы, опущенные в раствор электролита? Объясните механизм возникновения электродных потенциалов металлов.

3. Что понимают под стандартным электродным потенциалом металла? Что такое ряд напряжений (активности) металлов?

4. Какое уравнение определяет зависимость электродных потенциалов от природы металлов и концентрации ионов металла?

5. Как определить в гальваническом элементе электрод, являющийся анодом, и электрод, являющийся катодом?

6. Объясните возникновение в гальваническом элементе электрического тока в результате самопроизвольного протекающей окислительно-восстановительной реакции на электродах.

7. Как рассчитывают ЭДС гальванического элемента при стандартных условиях и отличных от стандартных, используя уравнение Нернста.

Задачи для самостоятельного решения

Задача 1. Между какими из перечисленных ниже, взятых попарно веществ, будет протекать реакция замещения:

Cu+AgCl, Zn+MgSO₄, Mg+NiCl₂?

Ответ обоснуйте, напишите молекулярные и электронные уравнения соответствующих реакций.

Задача 2. В один из двух сосудов с голубым раствором CuSO₄ (окраска раствора объясняется присутствием ионов Cu²⁺) поместили цинковую пластину, а в другую – серебряную. В каком сосуде раствор постепенно обесцвечивается? Почему? Составьте молекулярное уравнение соответствующей реакции, представьте электронные уравнения.

Задача 3. Кадмиевую пластину поместили в раствор собственной соли. При этом электродный потенциал кадмия оказался равным

Вычислите концентрацию ионов кадмия в растворе.

Задача 4. Составьте схему гальванического элемента, в котором никель играл бы роль катода. Напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС, имея в виду, что электроды опущены в растворы собственных солей с концентрацией ионов 10^-2 моль/л.

Задача 5. В гальваническом элементе, составленном из алюминиевой и титановой пластин, при стандартных условиях алюминиевая пластина является анодом, т.к. электродный потенциал алюминия более отрицательный, чем титана (см. табл. 5.1). Останется ли это положение в силе, если пластины поместить в растворы собственных солей с концентрацией С_Ti²⁺ = 10^-4 моль/л, С_Al³⁺ = 1 моль/л?

Рассчитайте значения электродных потенциалов титана и алюминия, составьте схему гальванического элемента и напишите уравнения электродных процессов.

Литература: [1, гл. 9, §§ 9.2 - 9.4]; [2, раб. 13].

Тема 6. Коррозия и защита металлических конструкций

Коррозия – это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате их химического и электрохимического взаимодействия с окружающей средой. По механизму протекания коррозионного процессов различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия идет в агрессивных средах, не проводящих электрический ток: атмосфере сухих газов (О₂, СО, Н₂S и др.), жидких неэлектролитов. Процесс окисления металла и восстановления компонентов окислителя происходит на одних и тех же участках поверхности металла.

Коррозия по электрохимическому механизму происходит в электропроводящих средах: во влажной атмосфере и почве, в растворах электролитов. Сущность электрохимической коррозии сводится к возникновению и работе на поверхности микрокоррозионных элементов.

На скорость коррозии влияют как внутренние факторы (неоднородность металла по химическому и фазовому составу, дефекты кристаллической решетки, наличие примесей и др.), так и внешние (активная реакция среды, наличие ионов – активаторов коррозии, влажных агрессивных газов и др.).

Многочисленные методы защиты от коррозии в зависимости от механизма их действия условно делятся на следующие группы:

1) легирование металлов;

2) защитные покрытия (неорганические и органические);

3) электрохимическая защита: протекторный и катодный методы;

4) изменение свойств агрессивной среды.