12.2. Приклади розв’язку типових задач

Задача 1. Одна залізна деталь покрита алюмінієм, а інша – міддю. Яке покриття буде анодним, а яке катодним? Складіть схеми катодного й анодного процесів, що будуть протікати у вологому середовищі, якщо покриття в обох випадках порушено. Які продукти корозії утворюються в цих випадках?

Розв’язок. Порушення металевого покриття при наявності електроліту приводить до виникнення гальванопари, у якій покриття може виконувати роль анода (анодне покриття) чи роль катода (катодне покриття).

Оскільки електродний потенціал заліза менше, ніж у міді і більше, ніж у алюмінія, то покриття алюмінієм є анодним, а міддю – катодним.

При порушенні покриття виникнуть такі гальванопари:

(-)Al

H2O, O2

Fe(+) (-)Fe

H2O, O2

Cu(+)

A(-) Al – 3e  Al³⁺ Е⁰ = - 0,74 В A(-) –2e Fe²⁺ Е⁰ =- 0,44 В

K(+) 2H₂O + O₂ + 4e  4OH-І⁰ = 0,40 В K(+) 2H₂O + O₂ + 4e  4OH^-

------------------------------------ --------------------------------

4 Al + 6H₂O + 3O₂ = 4Al(OH)₃ 2+ 2H₂O + O₂ = 2Fe(OH)₂

Руйнується покриття Корозії підлягає залізо

Подальше окиснення йде відповідно рівнянню реакції:

2Fe(OH)₂+ H₂O + 1/2O₂  2Fe(OH)₃,

і далі: Fe(OH)₃  FeOOH + H₂O

Задача 2. Залізні цистерни застосовують для транспортування концентрованої сірчаної кислоти. Якщо з цистерни вилити кислоту і залишити цистерну на повітрі відкритою, то вона порівняно швидко ржавіє. Чому? Складіть електронні рівняння для такого типу корозії.

Розв’язок.

Відомо, що пасивними ділянками (мікрокатодами) у вуглецевій сталі є зерна карбіду заліза Fe₃C. Зерна -заліза - мікроаноди. У даному випадку створюється гальванопара “метал – сполука металу”. Корозія в кислому середовищі (у концентрованій сірчаній кислоті залізо пасивується за рахунок утворення захисної оксидної плівки) буде відбуватися з водневою деполяризацією:

(-) Fe

H2SO4

Fe3C (+);

А(-)–2e Fe²⁺

K(+) 2H⁺ + 2e 

-------------------------

+ 2H⁺ = Fe²⁺ +

+ 2H₂SO₄ = FeSO₄ + .

Задача 3. На підставі розрахунку G реакції визначте ймовірність корозії у вологому повітрі, якого металу –олова чи свинцю – буде більше, вважаючи, що процес протікає за схемою:

2Ме + 2Н₂О + О₂  2Ме(ОН)₂ .

Розв’язок. Між величиною Е.Р.С. (Е) ОВР і ізобарно-ізотермічним потенціалом (G) існує лінійна залежність. G дорівнює максимальній роботі системи: - G =А_макс; А_макс. визначається співвідношенням: А_макс. = nFЕ, де n – число електронів, відданих відновником чи прийнятих окисником; F – стала Фарадея (96500 Кл/моль); Е – Е.Р.С. ОВР.

Неважко вивести залежність, що зв'язує зменшення ізобарно-ізотермічного потенціалу і Е.Р.С.:

G = - nFЕ.

Розрахуємо G для процесу корозії олова: G_кор.(Sn) = -496500 (0,40-(-0,14)) = -208440 Дж або –208,4 кДж.

Проведемо аналогічний розрахунок для процесу корозії свинцю: G_кор.(Pb) = -496500 (0,40-(-0,13)) = -204580 Дж або –204,6 кДж. На підставі отриманих даних робимо висновок, що імовірність процесу корозії олова більше (більш негативне значення G).

3. Задачі для самостійного рішення:

1. Які корозійні процеси будуть протікати, якщо магній знаходиться в контакті з міддю в нейтральному середовищі? Напишіть рівняння відповідних реакцій і укажіть вид корозії.

2. Залізо покрите оловом і знаходиться в сірчанокислому середовищі. Яке це покриття і які хімічні реакції будуть протікати при його порушенні?

3. Якщо до мідної пластинки, опущеної в кислоту, доторкнутися цинковою, то на міді починається бурхливе виділення водню. Дайте цьому пояснення, склавши рівняння реакцій, що протікають.