35. Практическое применение электрохимических процессов в науке, технике, современном производстве

Электрохимические методы широко используются в различных отраслях промышленности. В химической промышленности это электролиз - важнейший метод производства хлора и щелочей, многочисленных окислителей, получение фтора и фторорганических соединений. Возрастающее значение приобретает электросинтез самых различных химических соединений. На электрохимических методах основано получение алюминия, магния, натрия, лития, бериллия, тантала, титана, цинка, рафинирование меди (Электрометаллургия). Водород получают электролизом воды в относительно ограниченных масштабах, однако по мере использования запасов природного топлива и увеличения производства электроэнергии значение этого метода получения водорода будет возрастать. В различных отраслях техники применяются защитные и декоративные гальванические покрытия, а также гальванические покрытия с заданными оптическими, механическими и магнитными свойствами. Анодное растворение металлов успешно заменяет механическую обработку твёрдых и сверхтвёрдых металлов и сплавов. В технике всё шире применяются электрохимические преобразователи информации (см. Хемотроника). Большое значение имеет скорейшее решение проблемы электромобиля. Быстро растущий спрос на автономные источники электроэнергии для техники, освоения космоса и бытовых применений стимулирует поиски новых электрохимических систем повышенной удельной мощности, энергоёмкости и сохранности. Всё более широкое распространение получают различные электрохимические методы анализа, электрофизические и электрохимические методы обработки. Понимание важнейших биологических процессов, например усвоения и использования энергии пищи, распространения нервного импульса, восприятия зрительного образа, невозможно без учёта электрохимических звеньев, связанных в первую очередь с функционированием биологических мембран (см. Биоэлектрические потенциалы. Мембранная теория возбуждения, Электрофизиология). Решение этих проблем ставит перед теоретической Э. новые задачи, а в будущем должно оказать существенное влияние и на медицинскую практику.

36. Сущность коррозионных процессов металлов и сплавов. Классификация процессов коррозии металлов

Коррозия металлов и сплавов - это их разрушение под воздействием внешней среды.

Металлы, приходя в соприкосновение с окружающей средой (газообразной или жидкой), подвергаются с той или иной скоростью разрушению. Причина этого разрушения лежит в химическом взаимодействии: металлы вступают в ОВР реакции с веществами, находящимися в окружающей среде, и окисляются.

Сущность процесса - это окисл-но-восст-ная реакция; это самопроизвольный процесс, идущий с уменьшением энергии Гиббса ( G ). Энергия хим. реакции выделяется в виде теплоты и безвозвратно теряется.

Цель борьбы с коррозией:

• Сохранение ресурсов металлов, мировые запасы которых ограничены

• Защита окружающей среды

Классификация процессов коррозии металлов:

• Химическая (это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов при их взаимодействии с сухими окислительными газами, без конденсации влаги на поверхности Ме, при высоких температурах или в средах жидких электролитов: газовая(F₂,Cl₂, H₂S, и др.) и в среде жидкого неэлектролита (нефть).

• Электрохимическая (это разрушение Ме и сплавов при их соприкосновении с растворами электролитов, в результате которого в системе возникает электрический ток; протекает: в средах жидких электролитов (в р-рах кисл., солей, щелочей, в морской воде), в среде любого влажного газа ( в т.ч. и в атмосфере Земли), почвенная коррозия или коррозия в почве

• Особый вид коррозии - коррозия засчёт внешнего электрического тока

По характеру разрушения различают равномерную и местную коррозию.

37. Основные процессы, протекающие при электрохим-ой коррозии металлов, их отличия от процессов, протекающих в гальв-ом элементе. Зависимость протекания процессов коррозии от рН среды (привести примеры, составить ур-ия реакций)

Основные процессы, протекающие при электрохимической коррозии

1. Анодное окисление металла:

( )

2. Катодное восстановление

• в нейтр. среде. pH=7 _{(происходит процесс восстановления кислорода)}

• _{в кислой среде} pH<7

(происходит процесс восстановления водорода)

В нейтральных средах = 1,229 — 0,059*7 0,8В

Следовательно, растворенный в воде или в нейтральном вод­ном растворе кислород может окислить те металлы, потенциал которых меньше, чем 0,8 В; они расположены в ряду напряжений от его начала до серебра. Таким образом, вода, содержащая растворенный кислород, зна­чительно опаснее в коррозионном отношении, чем вода, не содер­жащая его и способная окислять металлы только ионами водорода.

• Происходит движение электронов в металле и ионов в электролите.

• Вторичные хим.р. с образованием нерастворимых продуктов

Ме^п++пОН^-→Ме(ОН)_п ↓

Катодные процессы подобны процессам, протекающим в гальваническом элементе. Возникновение электрического тока объясняется образованием на поверхности металла микроскопических гальв.эл-тов. Их называют микрогальванопары. При контакте двух металлов, погружённых в р-р электролита, образуется гальванопара и направленное движение электронов. Отличие от процессов электрохим.кор. от процессов в гальв.эл-те- это отсутствие внешней цепи, электроны движутся в коррин. Металл не выходя за его пределы.

38. Атмосферная коррозия стали. Особенности коррозионных процессов стальной арматуры

Атмосферная коррозия –  коррозионное разрушение конструкций, оборудования, сооружений, эксплуатируемых в приземной части атмосферы. Атмосферная коррозия носит менее разрушительный характер, чем почвенная и морская.

Скорость атмосферной коррозии зависит от некоторых факторов: природы металла, окружающей его атмосферы, влажности воздуха.

Виды атмосферной коррозии

Атмосферную коррозию по степени увлажненности поверхности принято разделять на сухую, влажную и мокрую. Влажная и мокрая  протекают по электрохимическому механизму, а сухая – химическому.

Особенности протекания атмосферной коррозии металлов

1. Наличие разности потенциалов на поверхности металлов

2. Наличие электролитической связи между различными участками металлов, имеющих разн.Е ⁰

3. Активное состояние поверхности арматуры на анодных участках.

4. Наличие достаточного количества деполяризатора, т.е. растворённого в воде кислорода

Коррозия арматуры в реальных условиях может начаться при нарушении защитного слоя бутона после депостивации металла

Причины депостивации:

1. Обнажение арматуры в результате механического повреждения защитного слоя бетона

2. Понижение рН капиллярной влаги в зоне расположения арматуры под действием кислых сред.