Зависимость эдс гальванического элемента от природы металлов и концентрации растворов солей

Номер вари- анта	Гальванический элемент	Концентрация растворов, моль/л CuSO4 ZnSO4		ЭДС
				экс.	теор.
1	ZnZnSO4 Cu SO4Cu	0,10	0,10
		0,01	0,10
2	ZnZnSO4 Cu SO4 Cu	0,01	0,01
		0,10	0,01

Запишите уравнения электрохимических процессов, протекающих на аноде и катоде. Укажите, какие факторы влияют на ЭДС гальванического элемента?

9.4. Выполните упражнения

9.4.1. Составьте схему, напишите уравнения электродных процессов и вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из железной и никелевой пластин, опущенных в растворы собственных солей с концентрацией С(Fe²⁺) = 10^-1 моль/л; С(Ni²⁺) = 10^-2моль/л.

9.4.2. Какие из перечисленных ниже металлов могут взаимодействовать с соляной кислотой: железо, медь, алюминий, ртуть? Напишите уравнения реакций. Составьте схемы для процессов окисления и восстановления. Укажите окислитель и восстановитель.

9.4.3. В один сосуд с раствором Pb(NO₃)₂ поместили пластинку из цинка, в другой (такой же раствор) - медную пластинку. Оба ли металла будут взаимодействовать с нитратом свинца? Почему? Подтвердите уравнением реакции. Составьте схемы процессов окисления и восстановления. Укажите окислитель и восстановитель.

9.5. Выводы

9.5.1. В паре двух металлов какой из них будет выполнять роль катода, а какой – роль анода?

9.5.2. Как изменяется восстановительная активность металлов и окислительная активность их ионов в ряду напряжения?

9.5.2. Изменением каких факторов можно увеличить ЭДС гальванического элемента?

Работа 10. Коррозия и защита металлов

10.1. Цель работы

10.1. Разобраться в сущности химической и электрохимической коррозии металлов и сплавов.

10.2. Познакомиться с факторами, влияющими на скорость коррозии.

10.3. Рассмотреть важнейшие методы защиты металлов от коррозии.

10.2. Подготовка к работе

10.2.1. Теоретические сведения

Коррозией металлов называется процесс их самопроизвольного химического разрушения под воздействием окружающей среды. Это окислительно-восстановительный процесс, протекающий на границе металл – среда. Окислению всегда подвергается металлическая поверхность, а восстанавливаются компоненты, присутствующие в окружающей среде (О₂, СО₂, SO₃, Cl₂, Н⁺, Н₂О, органические соединения). В результате коррозии образуются продукты окисления металла – оксиды, гидроксиды, соли.

По механизму протекания коррозионного процесса, зависящему от характера внешней среды, различают химическую и электрохимическую коррозию.

Химическая коррозия характерна для сред, не проводящих электрический ток. К таким средам относятся газы и пары без конденсации влаги на поверхности металла, обычно при высоких температурах (газовая коррозия), а также агрессивные жидкости – неэлектролиты.

При химической коррозии осуществляется непосредственный переход электронов металла на окислитель.

При химическом взаимодействии металла с кислородом на поверхности металла образуются оксидные пленки. Высокими защитными свойствами обладают оксидные пленки на металлах Zn, Al, Cr, однако Al и Cr становятся неустойчивы в атмосфере хлора.

Электрохимическая коррозия – это процесс разрушения металлов и сплавов во влажной газовой среде или растворах электролитов с образованием на поверхности микрогальванических элементов. Микрогальванические элементы возникают на участках поверхности, отличающихся друг от друга по своим физическим и химическим свойствам (металлические и неметаллические, дефекты структуры и др.). На анодных участках происходит окисление (разрушение) металлов.

Ме – nе  Меⁿ⁺.

На катодных участках идет процесс восстановления окислителя.

Если окислителем выступает кислород, то в нейтральной и щелочной средах идет процесс

О₂ + 4ē + 2Н₂О  4ОН^-,

в кислой среде -

2Н⁺ + 2ē  Н₂⁰.

Электрохимической коррозии подвергаются изделия и сооружения, эксплуатируемые во влажной атмосфере, водоемах, грунтах.

На скорость коррозии влияет природа металла, наличие примесей в нем, состояние поверхности, присутствие в окружающей среде агрессивных газов (О₂, СО₂, Н₂S и др.), ионов Cl^- и SO₄^2- , а также температура.

К важнейшим методам защиты металлов от коррозии относятся следующие:

1. Защита поверхности металлов покрытиями, изолирующими металл от окружающей среды. Покрытия могут быть металлические и неметаллические и образованные в результате химической и электрохимической обработки металлов.

2. Электрохимические методы защиты – протекторный, анодный и катодный.

Протекторный метод основан на присоединении к защищаемому металлу протекторов – листов более активного металла или сплава.

При анодной защите защищаемый металл при растворении покрывается пассивной пленкой.

При катодной защите защищаемая конструкция присоединяется к отрицательному полюсу источника постоянного тока и становится катодом.

3. Воздействие на окружающую среду – введение ингибиторов – органических и неорганических веществ, замедляющих коррозию; удаление из среды агрессивных газов (О₂, SO₂, HCl,СО₂) физическими и химическими методами.

4. Легирование металлов – в состав сплава вводят компоненты, вызывающие пассивность металла.

Литература: [1- гл. 10, § 10.1 – 10.4]; [2- гл. 16, § 196].