- •Гоу впо «Уральский государственный технический университет – упи»
- •Екатеринбург
- •Общие методические указания
- •Образец выполнения домашнего задания
- •1. Строение атома
- •Строение атома
- •Пример 2. Используя правила Клечковского, рассчитайте, какой подуровень раньше заполняется электронами 4р или 5s.
- •Задания к разделу 1
- •2. Закономерности химических процессов
- •2.1. Термодинамический метод рассмотрения химических процессов
- •Задания к подразделу 2.1
- •Влияние концентрации реагирующих веществ
- •Влияние температуры
- •Задания к подразделу 2.2
- •2.3. Химическое равновесие
- •Задания к подразделу 2.3
- •3.Растворы электролитов
- •3.1. Концентрация растворов
- •Примеры решения типичных задач
- •Задания к подразделу 3.1
- •3.2. Электролитическая диссоциация. Ионно-молекулярные уравнения
- •Сильные электролиты
- •Слабые электролиты
- •Задания к подразделу 3.2
- •3.3. Гидролиз солей
- •Задания к подразделу 3.3
- •4. Окислительно-восстановительные процессы
- •4.1. Окислительно-восстановительные реакции
- •Составление уравнений окислительно-восстановительных реакций
- •Задания к подразделу 4.1
- •4.2. Взаимодействие металлов с кислотами, водой и растворами щелочей
- •Задание к подразделу 4.2
- •4.3. Гальванические элементы
- •Задания к подразделу 4.3
- •4.4. Электрохимическая коррозия металлов
- •Задание к подразделу 4.4
- •4.5. Электролиз растворов
- •Катодные процессы
- •Анодные процессы
- •Пример 1. Электролиз водного раствора сульфата калия с инертными электродами:
- •Задание к подразделу 4.5
- •5. Дисперсные системы. Катализ и каталитические системы. Полимеры и олигомеры
- •Варианты заданий
- •Библиографический список
- •620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
- •620002, Екатеринбург, ул. Мира, 19
4.4. Электрохимическая коррозия металлов
Коррозией металловназывают самопроизвольное разрушение металлов под действием различных окислителей из окружающей среды.
В реальных условиях коррозии обычно подвергаются технические металлы, содержащие примеси других металлов и неметаллических веществ.
Механизм электрохимической коррозии в таких металлах аналогичен механизму процессов, протекающих в короткозамкнутых гальванических элементах, в которых на участках с более отрицательным потенциалом идет процесс окисления (разрушение металлов), а на участках с более положительным потенциалом процесс восстановления окислителя (коррозионной среды).
Наиболее часто встречаются окислители (деполяризаторы):
ионы водорода (коррозия с водородной деполяризацией)
2Н + + 2 ē = Н 2 (в кислой среде),
2Н2О + 2 ē = Н2 + 2ОН — (в нейтральной и щелочной средах);
молекулы кислорода
O2 + 4 ē+ 4Н+= 2Н2О (в кислой среде);
О2 +4 ē + 2Н2О = 4ОН — (в щелочной и нейтральной средах).
Методика рассмотрения работы гальванопары при электрохимической коррозии.
Составляют схему гальванопары:
Ме1 / среда / Ме2 .
Выписывают стандартные потенциалы металлов и окислителей коррозионной среды (табл.П.7), определяют восстановитель (меньший потенциал), окислитель (больший потенциал).
Записывают уравнения процессов окисления и восстановления и суммарное уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей при гальванокоррозии.
Указывают направление движения электронов.
Пример 1. Гальванопара алюминий - железо в воде (среда нейтральная). В воде растворен кислород.
Схема гальванопары Al / H2O, O2 / Fe
Потенциалы = - 1,88 B; = - 0,46B;
= + 0,814B.
Восстановитель – Al, окислитель - О2.
Al(-): 4 Al - 3 ē + 3Н2О = Al(OH)3+ 3Н+ - процесс окисления;
Fe(+): 3 О2 + 4 ēē + 2Н2 О = 4ОН — - процесс восстановления
4Al + 3О 2 + 6Н2О = 4Al(OH)3
Направление движения электронов от участка с меньшим потенциалом к участку с большим потенциалом:
ē
(-) Al/ Fе (+) ē
О2 , Н2О
Пример 2. Определить процессы, протекающие при коррозии луженого железа (среда – влажный воздух, содержащий кислород, пары воды и ионы Н+ ), если нарушена сплошность покрытия.
Схема гальванопары:
Fe / Н2 О, О2, Н+ / Sn
Потенциалы: = - 0,44 B; = - 0,136 B;
= + 1,228 B.
Восстановитель – железо, окислитель – кислород.
Fe(-):2 Fe - 2ē = Fe 2+ – процесс окисления
Sn(+): 1 О2 + 4 ē + 4Н+ =2Н2О – процесс восстановления
2Fe + О2 + 4Н+ = 2Fe2+ + 2Н2О
2Fe + О2 + 4НCl = 2FeCl2 + 2Н2О
При нарушении целостности покрытия будет разрушаться Fe.
Электроны движутся от участка с меньшим потенциалом к участку с большим потенциалом:
ē
(-) Fe/ Sn (+) ē
О2 , Н+
Пример 3. Рассмотреть коррозию детали из железа и алюминия в щелочной среде (КОН), если растворенный кислород отсутствует.
Схема гальванопары: Al / КОН/ Fe
Потенциалы: = -2,36 B; = - 0,874 B;
= - 0,827 B. Восстановитель - алюминий, окислитель - вода.
Al(-): 2 Al - 3ē + 4OH — = AlO2— + 2H2O – процесс окисления
Fe(+): 3 2 H2O + 2 ē = 2 OH — + H2 – процесс восстановления
2 Al + 2 OH — + 2H2O = 2 AlO2— + 3 H2
2 Al + 2 КOH + 2H2O = 2КAlO2 + 3 H2
Разрушается алюминий.
Направление перемещения электронов в системе
ē
(-) Al/ Fe (+) ē
H2O, KOH