Коррозия металлов в растворах электролитов

Все металлы в соответствии с их положением в ряду активности (ряд отражает электрохимическую активность металлов в растворах электролитов) можно условно разделить на несколько больших групп:

активные металлы – от Li, находящегося в начале ряда, до Zn;

металлы средней активности - находятся в ряду напряжений между цинком и водородом, в этой группе находятся все конструкционные материалы (например, Zn , Fe , Cr , Ni и др.);

малоактивные металлы – стоят в ряду напряжений после водорода (например, Cu , Ag , Hg и другие;

благородные металлы - характеризуются очень высокой устойчивостью во многих агрессивных средах, к ним относят золото Au , а также металлы платиновой группы ( рутений Ru , родий Rh , палладий Pd , осмий Os , иридий Ir и платина Pt), в эту группу иногда включают серебро, как широко используемый в ювелирном деле металл. Следует еще раз подчеркнуть, что деление металлов на группы по активности приведено в упрощенном виде. Реакционная способность металлов может очень сильно изменяться при переводе их в диспергированное состояние (сильное измельчение, вплоть до порошкообразного состояния). Так, например, золото в виде порошка будет активно взаимодействовать даже с соляной кислотой. Одной из главных причин такого резкого изменения реакционной способности веществ при диспергировании является большая избыточная поверхностная энергия системы.

Необходимо также учитывать различные свойства защитных оксидных пленок, находящихся на поверхности металлов (кроме благородных). Так, например, растворимы в воде только оксиды самых активных металлов (щелочных и щелочно-земельных., Be, Mg – не входят), Оксиды Cr, Ni ,Ti ,Mo и некоторых других металлов очень прочные, тонкие, мелкодисперсные, с высокой адгезией(сцеплением) к поверхности металла и устойчивы даже в кислых средах, у Fe –наоборот, рыхлые крупнодисперосные, с низкой адгезией. Таким образом защитные свойства оксидных пленок зависят от многих факторов и сильно отличаются.

При рассмотрении поведения металлов в растворах кислот, щелочей и солей используют два подхода:

а) термодинамический подход позволяет оценить теоретическую возможность протекания любой реакции, в частности, для окислительно-восстановительных процессов, рассчитывают их ЭДС в заданных условиях (температура, концентрация компонентов среды, рН и другие). Реакция, может протекать самопроизвольно, если потенциал «окислителя» больше потенциала «восстановителя» или DЕ= Е_ок-ль- Е_в-ль>О (для стандартных условий: DЕ^о = Е^о_ок-ль- Е^о _в-ль>О). Более корректно необходимо, чтобы потенциал электрохимической системы, в которой находится присутствующий в реакции окислитель, был больше потенциала электрохимической системы, содержащий восстановитель данной реакции.

б) второй подход кинетический, он позволяет сделать определенные выводы о скорости процесса и о наличии препятствий его протеканию. При этом подходе принимают во внимание факторы, которые не учитывают при расчете ЭДС, например, устойчивость в среде защитной оксидной пленки металла, образование в процессе реакции нерастворимого вещества (соли или оксида металла), осаждающегося на его поверхности. Например, ряд химически активных металлов, таких, как алюминий, хром, никель и другие активно противостоят различным средам благодаря существованию на них поверхностях тонких, сплошных, практически беспористых и прочных пленок оксидов по сравнению, например, с оксидами железа. Кроме того, этот подход позволяет учесть энергию активации реакции, т.к. ее большие значения резко снижают скорость.

Рассмотрим различные среды – нейтральную, кислую и щелочную и поведение различных металлов в них.