- •Содержание
- •Электрохимия
- •Электрическая проводимость растворов электролитов
- •Подвижность ионов
- •Электрическая проводимость растворов
- •Кондуктометрия
- •Электрическая проводимость биологических объектов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Решение типовых задач
- •Задачи для самостоятельного решения Вариант 1.
- •Вариант 2.
- •Вариант 3.
- •Вариант 4.
- •Вариант 5.
- •Вариант 6.
- •Вариант 7.
- •Вариант 8.
- •Вариант 9.
- •Вариант 10.
- •Вариант 11.
- •Вариант 12.
- •Вариант 13.
- •Вариант 14.
- •Вариант 15.
- •Электрические явления на границе раздела фаз
- •Электродный потенциал
- •Окислительно-восстановительный (редокс) потенциал
- •Диффузионный потенциал
- •Мембранный потенциал
- •Гальванические элементы
- •Коррозия металлов
- •Потенциометрия
- •Потенциометрическое титрование
- •Вопросы для самоконтроля
- •Решение типовых задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Вариант 1.
- •Вариант 2.
- •Вариант 3.
- •Вариант 4.
- •Вариант 5.
- •Вариант 6.
- •Вариант 7.
- •Вариант 8.
- •Вариант 9.
- •Вариант 10.
- •Вариант 11
- •Вариант 12.
- •Вариант 13.
- •Вариант 14.
- •Вариант 15.
- •Поверхностные явления. Адсорбция
- •Свободная поверхностная энергия
- •Поверхностные явления на подвижной границе раздела фаз Поверхностная активность
- •Адсорбция на границе раздела жидкость-газ
- •Поверхностные явления на неподвижной границе раздела фаз
- •Адсорбция на границе раздела твердое тело - газ
- •Молекулярная адсорбция из растворов на твердых адсорбентах.
- •Ионная адсорбция из растворов на твердых адсорбентах.
- •Хроматография
- •Адгезия
- •Вопросы для самоконтроля
- •Решение типовых задач
- •Задачи для самостоятельного решения Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •Вариант 11
- •Вариант 12
- •Вариант 13
- •Вариант 14
- •Вариант 15
- •Дисперсные системы
- •По размеру частиц дисперсной фазы:
- •По агрегатному состоянию дисперсной фазы и дисперсионной среды:
- •По характеру взаимодействия дисперсной фазы с дисперсионной средой:
- •По структурно-механическим свойствам:
- •Лиофобные (гидрофобные) коллоидные растворы Получение коллоидных растворов
- •Строение коллоидных частиц
- •Свойства лиофобных коллоидных растворов
- •Устойчивость коллоидных растворов
- •Вопросы для самоконтроля
- •Решение типовых задач
- •Задачи для самостоятельного решения Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •Вариант 11
- •Вариант 12
- •Вариант 13
- •Вариант 14
- •Вариант 15
- •Лиофильные (гидрофильные) коллоидные растворы Строение мицелл в лиофильных коллоидах
- •Свойства лиофильных коллоидных растворов
- •Особенности растворов биополимеров
- •Связнодисперсные системы
- •Дисперсные системы живого организма
- •Вопросы для самоконтроля
Коррозия металлов
В результате взаимодействия металлов и сплавов с окружающей средой происходит процесс их окисления – коррозия.
По механизму протекания различают химическую коррозию, т.е. разрушение металлов в окислительных средах (О2, SO2, Cl2 и др.) при повышенных температурах, и электрохимическую коррозию, т.е. разрушение металлов в среде электролита.
Наиболее распространена электрохимическая коррозия, поскольку для возникновения среды электролита достаточно даже тонкой пленки влаги на металлической поверхности. При этом возникает короткозамкнутый гальванический элемент, в котором электроны переходят от анодных к катодным участкам поверхности, причем более активный металл (или более активный компонент сплава) выступает в роли анода и подвергается окислению, тогда как менее активный металл (компонент сплава) служит катодом и предоставляет свою поверхность для процесса восстановления окислителя..
В зависимости от природы окислителя различают коррозию с водородной деполяризацией, характерную для кислых сред, и коррозию с кислородной деполяризацией, протекающую в нейтральных и щелочных средах.
При коррозии с водородной деполяризацией, например, стали более активный компонент сплава – железо – приобретает более отрицательный потенциал (анод) и растворяется, а менее активные компоненты (например, цементит Fe3C) служат катодами, на которых происходит выделение водорода:
анод ⊖ Fe − 2e = Fe2+
катод ⊕ 2H+ + 2e = H2
Fe + 2H+ = Fe2+ + H2
При коррозии с кислородной деполяризацией на менее активных участках поверхности протекает восстановление растворенного в электролите кислорода (катод), а более активное железо (анод) окисляется до гидроксида железа (II), который под действием влаги и кислорода воздуха в дальнейшем окисляется до гидроксида железа (III):
катод ⊕ О2 + 2Н2О + 4e = 4 ОН
анод ⊖ 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe2+ + 4OH = 2Fe(OH)2
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
———————————————————————
4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3
Любая энергетическая неоднородность поверхности металла (по химическому или фазовому составу, по доступности окислителя и пр.) приводит к образованию большого числа коррозионных микрогальванических элементов. Чем больше разность потенциалов катодного и анодного участков, тем больше скорость коррозии. Особенно опасны контакты разнородных металлов, при которых ЭДС возникающего элемента может достигать нескольких В.
Коррозия может проявляться как в равномерном разрушении металла по всей поверхности, так и в виде различных форм неравномерного разрушения – язвенной, питтинговой, межкристаллитной и др. Все виды коррозии приводят к ухудшению свойств металла (сплава) вплоть до полного выхода из строя металлического изделия.
В связи с опасностью коррозионного разрушения разработаны разнообразные способы защиты металлов и сплавов от коррозии. К ним относятся: 1) легирование металла компонентами, снижающими скорость коррозии, например, легирование железа легко пассивирующимися никелем, титаном, молибденом и др.; 2) нанесение защитных покрытий, препятствующих доступу агрессивной среды к поверхности металла, а в ряде случаев (алюминий, цинк) принимающих на себя анодное окисление; 3) электрохимическая защита, при которой с помощью внешнего электрического тока или контакта с другим материалом защищаемому изделию навязывается потенциал, при котором оно не корродирует; 4) введение в коррозионную среду ингибиторов коррозии, которые адсорбируются на поверхности металла и предотвращают его взаимодействие с агрессивным электролитом.
Проблемы коррозионной стойкости применяемых материалов имеют большое значение и в стоматологии. В полости рта может возникать ЭДС на различных границах раздела фаз: твердая ткань зуба – слюна, зубной протез – слюна, твердая ткань зуба – зубной протез, мягкая ткань десны – десневая жидкость (ликвор) и пр. При протезировании, связанном с наличием в полости рта металлических материалов (нержавеющая сталь, хромкобальтовый сплав, золото, припой), возникает гальванический элемент, ЭДС которого может достигать нескольких сот мВ. При этом металл, выступающий в роли анода, подвергается окислению. В слабокислой среде (рН 5,5 – 6) окисление проявляется в анодном растворении металла:
Fe – 2e → Fe2+
Ni – 2e → Ni2+
Cr – 3e → Cr3+
В нейтральной среде (рН 7) анодное растворение металла приводит к образованию малорастворимых оксидов и гидроксидов и подкислению раствора (слюны):
Fe + 3Н2О – 3e → Fe(ОН)3 + 3Н+
Ni + Н2О – 2e → NiО + 2Н+
2Cr + 3Н2О – 6e → Cr2О3 + 6Н+
Особенно опасно использование при протезировании разнородных металлов. Так, при одновременном присутствии в ротовой полости золотых и стальных протезов возникает гальванический элемент, в котором менее активное золото играет роль катода, а более активные железо и никель подвергаются анодному окислению, что приведет к разрушению стальных протезов. На коррозионной устойчивости металлических материалов также отрицательно сказывается наличие в их составе различных примесей вследствие возникновения микрогальванических элементов.