8.1.3. Напряжение гальванического элемента

Напряжение гальванического элемента - это предельное значение разности электродных потенциалов (напряжений) элемента ( ), при токе через элемент, стремящийся к нулю.

Оно равно разности равновесных потенциалов катода и анода элемента.

По уравнению, связывающему химическую и электрическую энергии при известных значениях энергии Гиббса реакции G, рассчитывают величину :

,

где n - число электронов, участвующих в процессе;

F - постоянная Фарадея, равная 96500 Кл/моль;

- напряжение гальванического элемента.

При стандартных условиях, т.е. при концентрациях реагентов и продуктов реакции, равных 1 моль/л, температуре 298 К и давлении 1,01· 10⁵ Па:

,

где - стандартное напряжение гальванического элемента.

Откуда стандартная энергия Гиббса реакции элемента Даниэля-Якоби:

G(298 К) = -212,3 кДж/моль = -212,3 кВт· с/моль.

Стандартное напряжение элемента Даниэля-Якоби равно:

Контрольная работа 9.2.

1. Гальванический элемент ЭТО – ……..

Какой электрод является анодом? Какие процессы протекают на аноде?

2. Электродный потенциал - ………………. . Какие свойства металлов и как определяет ЭП?

3. Стандартный водородный электрод (СВЭ)- ….. Запишите равновесие, устанавливаемое на поверхности электрода. Приведите примеры ГЭ в которых СВЭ является анодом, катодом.

4. Запишите схему ГЭ составленного из Pb и Ni электродов (стандартные потенциалы примерно одинаковые) концентрация Pb²⁺ - 1 М/литр, Ni²⁺ - 0,001 М/литр.

5. ЭДС ГЭ это - …. Запишите условие образования ГЭ. Что происходит с ЭДС при работе ГЭ? Почему?

4. Коррозия металлов

Слово коррозия происходит от латинского corrodere, что означает разъедать. Хотя коррозию чаще всего связывают с металлами, но ей подвергаются также камни, пластмассы и другие полимерные материалы и дерево. Таким образом, коррозией называют самопроизвольный процесс разрушения материалов и изделий из них под химическим воздействием окружающей среды.

Коррозия металлов – окислительно-восстановительный процесс разрушения металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с внешней (коррозионной) средой.

В результате К. ежегодно теряется от 1 до 1,5% всего металла, накопленного и эксплуатируемого человечеством. В денежном выражении прямые потери от К. (на воспроизводство и замену вышедшего из строя оборудования) составили, по примерной оценке, в США за 1955 около 5,5 млрд. долларов, во Франции за 1959 около 250 млрд. франков. В СССР в конце 60-х гг. они были не ниже 5—6 млрд. рублей в год. Трудно учесть более высокие косвенные потери от простоев и снижения производительности оборудования, подвергшегося К., от нарушения нормального хода технологических процессов, от аварий, обусловленных снижением прочности металлических конструкций, и т. п. В народном хозяйстве всё шире применяются всевозможные средства и методы борьбы с К. (см. Антикоррозионная защита).

Коррозионные процессы классифицируют:

а) по виду (геометрическому характеру) коррозионных разрушений на поверхности или в объёме металла;

б) по механизму реакций взаимодействия металла со средой (химическая и электрохимическая К.);

в) по типу коррозионной среды;

г) по характеру дополнительных воздействий, которым подвергается металл одновременно с действием коррозионной среды.

Виды коррозионных разрушений. К., захватившая всю поверхность металла, называется сплошной. Её делят на равномерную и неравномерную в зависимости от того, одинакова ли глубина коррозионного разрушения на разных участках. При местной К. поражения локальны и оставляют практически незатронутой значительную (иногда подавляющую) часть поверхности. В зависимости от степени локализации различают коррозионные пятна, язвы и точки (питтинг). Точечные поражения могут дать начало подповерхностной коррозии. распространяющейся в стороны под очень тонким (например, наклёпанным) слоем металла, который затем вздувается пузырями или шелушится. Наиболее опасные виды местной К. — межкристаллитная (интеркристаллитная), которая, не разрушая зёрен металла, продвигается вглубь по их менее стойким границам, и транскристаллитная, рассекающая металл трещиной прямо через зёрна. Почти не оставляя видимых следов на поверхности, эти поражения могут приводить к полной потере прочности и разрушению детали или конструкции. Близка к ним по характеру ножевая коррозия, словно ножом разрезающая металл вдоль сварного шва при эксплуатации некоторых сплавов в особо агрессивных растворах. Иногда специально выделяют поверхностную нитевидную коррозию, развивающуюся, например, под неметаллическими покрытиями, и послойную К., идущую преимущественно в направлении пластической деформации. Специфична избирательная коррозия, при которой в сплаве могут избирательно растворяться даже отдельные компоненты твёрдых растворов (например, обесцинкование латуней).