Отметьте металл который коррозирует с выделением водорода в водном растворе при рн 2
Обновлено: 04.10.2024
Здесь вы можете ознакомиться с сокращенным содержанием интересующей Вас книги (удалены все картинки, формулы, таблицы) либо скачать полную отсканированную версию в pdf или djvu формате. Подробности и информация для правообладателей здесь.
| Синтезы органических реактивов для неорганического анализа | Л.М.Кульберг |
| В книге приведены описания методов лабораторного получения и свойства наиболее распространенных и интересных органических реактивов, а также подробная библиография по применению этих реактивов в неорганическом анализе. Книга рассчитана на работников научно-исследовательских и заводских аналитических лабораторий. | ||
| | ||
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 | ||
| 1,2,4-триазины | Л.М.Миронович, В.К.Промоненков |
| В книге, являющейся 22 томом книжной серии «Итоги науки и техники», проведен подробный анализ литературы по 1,2,4-триазинам. Систематизированы и рассмотрены методы синтеза, приведены методики получения базовых 1,2,4-триазинов. Рассмотрены физико-химические свойства и биологическая активность различных 1,2,4-триазинов. Представлены УФ-, ИК-, ЯМР-масс-спектральные характеристики и данные рентгеноструктурного анализа. Даны механизмы реакций. Показана возможность использования отдельных представителей в качестве перспективных химических средств защиты растений (гербицидов, фунгицидов). | ||
| | ||
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 | ||
| 5,6-бензохинолины | Н.С.Козлов |
| В работе описываются все существующие в настоящее время основные способы получения 5,6-бензохинолинов и их производных, известные в отечественной и зарубежной литературе. В основном материал книги построен на изложении работ автора по синтезу 5,6-бензохинолиновых оснований. Приводятся данные о синтезе лизергиновой кислоты — природного соединения, производного 5,6-бензохинолина и синтеза аналогов лизергиновой кислоты, обладающих разнообразной физиологической активностью. | ||
| | ||
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 | ||
| N-имины пиридиновых оснований | А.С.Садыков Ю.В.Курбатов С.В.Залялиева |
| В монографии впервые обобщены результаты исследований в области химии N-иминов пиридиновых оснований. Рассматриваются электронная структура, устойчивость N-иминов и их важнейших стабильных производных - солей N-ацильных производных, методы синтеза, реакционная способность. Приведены наиболее важные пути использования их как исходных веществ для получения замещенных пиридинов, пиразолопиридинов, триазолопиридинов, диазепинов, а также как биологически активных соединений. Для химиков-органиков, аспирантов, преподавателей и студентов ВУЗов соответствующего профиля. | ||
| | ||
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 | ||
| Азагетероциклы на основе ароматических непредельных кетонов | С.М.Десенко В.Д.Орлов |
| В монографии обобщен теоретический и экспериментальный материал по применению ароматических a,b - непредельных кетонов в синтезе азотсодержащих гетероциклических соединений. Проанализированы особенности строения и химического поведения частично гидрированных азагетероциклических систем. Для преподавателей, научных работников и студентов, специализирующихся в области химии гетероциклических соединений. | ||
| | ||
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 | ||
| Активные угли и их промышленное применение | X.Кинле, Э.Бадер |
| Подробно описаны структура и свойства углеродных адсорбентов, показаны методы исследования их характеристик в зависимости от условий применения. Приведены сведения по теории адсорбционных процессов и технологии производства активных углей. Предназначена инженерно-техническим и научным работникам химической и смежных отраслей промышленности, занятым в области сорбционной техники, полезна студентам и преподавателям вузов. | ||
| | ||
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 | ||
| Актиний | З.К.Каралова Б.Ф.Мясоедов |
| В монографии содержатся общие сведения о свойствах актиния и его соединений. Приводятся многочисленные данные по комплексообразованию и состоянию ионов актиния в растворах. Уделено внимание методам разделения (экстракционный, сорбционный) и аналитического определения (спектрофотометрический, радиоактивационный) актиния, а также количественным методам определения его в природных материалах. Книга предназначена для специалистов, работающих в области аналитической в ядерной химии. | ||
| | ||
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 | ||
| Алюминийорганические соединения | ред. А.Ф.Жигач |
| Книга представляет собой сборник, состоящий из 18 статей, причем 11 статей принадлежат известному немецкому ученому Циглеру. В сборнике рассматривается получение алюминийтриалкилов и диалкилалюминийгидридов из олефинов, водорода и алюминия, а также из изобутилалюминиевых соединений; реакции разложения алюминийтриалкилов и их пиролиз. Подробно разбираются реакции алюминийтриалкилов с двуокисью углерода и двуокисью серы, реакции алюминийорганических соединений с ацетиленовыми углеводородами и синтез спиртов из алюминийорганических соединений. В двух статьях рассматриваются комплексные соединения алюминийалкилов. Отдельно разобран вопрос о применении адиабатической криометрии к алюминийорганическим соединениям. Рассматривается также количественное определение диалкилалюмннийгидридов и определение «активности» алюмннийорганических соединений как катализаторов. Книга рассчитана на широкий круг химиков-органиков. | ||
| | ||
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 | ||
| Аминокислоты, пептиды и белки | Т.Дэвени, Я.Гергей |
| Методическое руководство по биохимии и иммунохимии белка. Рассмотрены теоретические основы методов и современная аппаратура для гель-фильтрации, бумажной, ионообменной и тонкослойной хроматографии, в том числе методы количественного аминокислотного анализа с помощью автоматических анализаторов. Подробно описан анализ производных аминокислот методом газовой хроматографии. Книга хорошо иллюстрирована и снабжена подробной библиографией. Предназначена для химиков, врачей-лаборантов, биохимиков, а также для биологов других специальностей (молекулярных биологов, вирусологов, физиологов, цито- и гистохимиков и т.п.) | ||
| | ||
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 | ||
| Аморфные металлы | К.Судзуки, X.Фудзимори, К.Хасимото |
| Рассмотрено важное и перспективное в материаловедении направление — получение металлов в аморфном состоянии. Подробно освещены способы получения и условия формообразования аморфных металлов. Описаны их структура, термическая стабильность, магнитные, электронные, механические и химические свойства, а также сверхпроводимость. Показаны области применения указанных материалов. Для научных работников и специалистов металлургической, машиностроительной, электротехнической, электронной и приборостроительной промышленности. | ||
| | ||
| 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 | ||
| [ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 ] |
| [каталог] [статьи] [доска объявлений] [прайс-листы] [форум] [обратная связь] |
Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.
Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.
Коррозия металлов в растворах электролитов при различных значениях рН
В зависимости от активности металлов и от рН среды наиболее вероятна реализация одного из двух видов катодного процесса.
1. Восстановление ионов водородаи выделение Н2 на катодных участках:
Протекание этого процесса возможно, если E < E .
Коррозия металлов, при которой катодная реакция осуществляется с выделением водорода, называется коррозией металлов с водородной деполяризацией.
Равновесный потенциал водородного электрода, вычисленный по уравнению Нернста при парциальном давлении водорода p =1 атм, равен E , E =−0,059 рН.
Значения равновесного потенциала водородного электрода в зависимости от рН для парциального давления водорода =0,1 МПа представлены в табл. 10.1.
Равновесный потенциал водородного электрода при 25 о С в зависимости от рН среды
| Давление водорода , МПа | E , Е= −0,059 рН, В | ||
| рН среды | |||
| 0,1 | 0,000 | −0,415 | −0,828 |
В нейтральной среде при отсутствии кислорода все металлы, имеющие электродный потенциал более отрицательный, чем −0,415 В будут восстанавливать водород из воды:
В щелочной среде коррозии подвергаются только щелочные и щелочноземельные металлы, а также алюминий и марганец.
2. Восстановление кислорода О2:
в нейтральной или щелочной среде
в кислой среде (рН< 7)
Равновесный потенциал кислородного электрода, вычисленный по уравнению Нернста при парциальном давлении водорода p =1атм, равен Е / , Е / =1,229–0,059рН.
Процессы коррозии металлов, у которых катодная реакция осуществляется с участием растворенного в электролите кислорода, называется коррозией с кислородной деполяризацией.
С кислородной деполяризацией корродируют металлы, находящиеся в атмосфере или соприкасающиеся с водой и растворами солей. Коррозия металлов с кислородной деполяризацией является самым распространенным коррозионным процессом.
В табл. 10.2 приведены зависимости значений равновесного потенциала кислородного электрода от рН.
Равновесный потенциал кислородного электрода при 25 о С в зависимости от рН среды
| Давление кислорода , МПа | Е / , Е / = 1,229 – 0,059рН, В | ||
| рН среды | |||
| 0,1 | +1,229 | +0,815 | +0,401 |
В качестве примера рассмотрим процесс коррозии стали (сталь – сплав на основе железа с содержанием углерода от 0,02 до 2,06 %). Роль анода играют структурные составляющие сплава, обладающие отрицательным электродным потенциалом (например, зерна феррита – твердый раствор углерода в железе), а роль катода – структурные составляющие или примеси, потенциал которых наиболее положителен (например, Fe3C – карбид железа).
На анодных участках поверхности происходит процесс окисления металла:
(−) А (Fe): Fe Fe 2+ + 2 .
На катодных участках (Fe3C) протекают процессы восстановления. В зависимости от условий и состава окружающей среды эти процессы могут быть различны. На поверхности металлов и сплавов в атмосферных условиях всегда имеется тонкая адсорбционная пленка влаги, растворяющая О2, СО2, SO2, HCl и другие вещества, содержащиеся в окружающей среде. Растворенные вещества могут принимать участие в катодном процессе в качестве окислителя.
Наиболее распространенными являются следующие катодные процессы:
Восстановление кислорода, растворенного в воде
Восстановление ионов водорода
При атмосферной коррозии железа и его сплавов конечным продуктом коррозии является ржавчина, которая образуется в результате взаимодействия продуктов анодного и катодного процессов на поверхности металла:
Последнее уравнение представляет собой упрощенную схему. В действительности процесс окисления и гидратации идет более сложно и наряду с Fe(OH)3 образуются такие вещества, как FeOOH, Fe2O3, Fe3O4 в различных соотношениях.
Коррозия металлов
Ежегодно из-за коррозии теряются огромные количества металла. По ориентировочным данным от 5 до 30% получаемых чёрных металлов разрушается в результате коррозии. Однако во многих случаях косвенные убытки от коррозии могут значительно превышать прямые потери за счёт растворения металла.
Это и выход из строя металлических конструкций, сложных приборов и аппаратуры, простой оборудования, утечки нефти и газа из прокорродировавших трубопроводов, сопровождаемые при этом нанесением природе невосполнимого экологического ущерба. Поэтому изучение причин, вызывающих коррозию, установление влияния различных факторов на скорость коррозии имеют своей практической целью защиту металлов и сплавов от коррозионного разрушения при их обработке и эксплуатации.
Механизм коррозии.
По механизму протекания коррозионного процесса различают химическую и электрохимическую коррозию.
Химическая коррозия характерна для сред, не проводящих электрический ток. В процессе химической коррозии происходит прямое гетерогенное взаимодействие металлов с окислителем окружающей среды, в результате которого между ними совершается обмен электронами, т.е. протекает обычная ОВР. Примером может служить окисление металлов кислородом воздуха при высоких температурах: Me + O2 ® MeO.
Электрохимическая коррозия возникает при контакте металлов с электролитами (во влажном воздухе, в почве, в растворах электролитов и т.п.) и является результатом протекания сопряжённых электродных процессов в образующихся короткозамкнутых гальванических элементах.
Процессы электрохимической коррозии подобны процессам, протекающим в гальванических элементах. Основным отличием процессов электрохимической коррозии от процессов в гальваническом элементе является отсутствие внешней цепи. Электроны в процессе коррозии двигаются внутри металла от анодных участков к катодным, т.е. образуются короткозамкнутые гальванические элементы, в которых анодные и катодные участки замкнуты накоротко через сам металл.
Отличающиеся по своим физическим и химическим свойствам участки корродирующей поверхности металла, на которых происходит анодный или катодный процессы, являются в зависимости от их размеров короткозамкнутыми макрогальваническими элементами (имеющими размеры, хорошо различимые невооружённым глазом) и микрогальваническими (обнаруживаемыми лишь при помощи микроскопа), т.е. явлются коррозионными элементами.
Обычно поверхность корродирующего металла представляет собой многоэлектродный коррозионный элемент (чередование катодных и анодных участков – рис. 10.6). В первом приближении эту поверхность можно считать как двухэлектродную систему, т.е. состоящую из участков двух видов: анодных и катодных. Коррозионный элемент (короткозамкнутый гальванический элемент) схематично можно изобразить:
(–) А | коррозионная среда | К (+)
При работе коррозионных элементов, т.е. при электрохимической коррозии имеют место три основных процесса (рис. 10.7):
1. Анодный процесс – окисление металла, образование гидратированных ионов металла в электролите и некомпенсированных электронов на анодных участках по реакции:
2. Процесс перетекания электронов по металлу от анодных участков к катодным и соответствующее перемещение катионов и анионов в растворе.
3. Катодный процесс – приём электронов каким – либо окислителем окружающей коррозионной среды (какими – либо ионами или молекулами – деполяризаторами) на границе раздела фаз металл - коррозионная среда:
Ох + ne?® Red или Д + ne? ® [Дne?].
В коррозионных процессах окислитель часто называют деполяризатором 1 (Д); [Дne?] – восстановленная форма окислителя.
Таким образом, электрохимическая коррозия на неоднородной (гетерогенной) поверхности металла аналогична работе короткозамкнутого гальванического элемента.
Наиболее распространёнными окислителями, деполяризаторами в коррозионном процессе являются ионы водорода и молекулы кислорода. Коррозия с участием ионов водорода называется коррозией с выделением водорода или коррозией с водородной деполяризацией.
В наиболее простом виде электродные процессы для этого случая могут быть представлены уравнениями:
а) в кислых растворах (pH < 7)
б) в деаэрированных 2 (удален растворенный кислород) нейтральных и щелочных растворах (рН7)
Потенциал восстановления ионов водорода (потенциал водородного электрода) зависит от парциального давления водорода и рН. При (101кПа) данный потенциал рассчитывается по уравнению:
Например, при рН = 0 ;
Коррозия с водородной деполяризацией возможна, если потенциал восстановления ионов водорода больше потенциала окисляемого металла, т.е. когда ЭДС образующегося короткозамкнутого гальванического элемента больше нуля: Еэ = jк - jа = jок-ль - jв-ль > О.
Скорость коррозии с водородной деполяризацией зависит от рН и температуры среды, природы металла.
Коррозия с участием кислорода называется коррозией с поглощением кислорода или коррозией с кислородной деполяризацией. Электродные процессы в этом случае могут быть представлены уравнениями:
Необходимо отметить, что в обычных условиях во всех растворах есть растворённый кислород – О2. Потенциал восстановления кислорода (потенциал кислородного электрода) зависит от парциального давления кислорода и рН среды. При (101 кПа) данный потенциал рассчитывается по уравнению
Коррозия с кислородной деполяризацией возможна, если потенциал восстановления кислорода больше потенциала окисляемого металла. Данный вид коррозии имеет место в нейтральных, щелочных растворах, во влажном воздухе (О2+Н2О). Скорость коррозии в этом случае определяется скоростью диффузии кислорода и возрастает при перемешивании раствора и увеличении концентрации растворённого кислорода. В кислых растворах в обычных условиях также есть растворённый кислород, но скорость его восстановления в кислых средах мала по сравнению со скоростью восстановления ионов водорода. Поэтому коррозией с кислородной деполяризацией в кислых средах пренебрегают.
На рис. 10.8 представлена диаграмма потенциал – рН, позволяющая определять возможность коррозии различных металлов с водородной и кислородной деполяризацией. Если ЭДС коррозионного элемента Еэ > О, то коррозия возможна. Так как ЭДС равна разности потенциалов окислителя и восстановителя Еэ = jок-ль - jв-ль , то коррозия возможна при условии, что потенциал окислителя больше потенциала металла: . На данной диаграмме выделяются три области.
Область 3: если > , то коррозия металла невозможна, исключая случаи наличия других деполяризаторов. Потенциалы золота, платины, например, в отсутствие комплексообразователя во всей области рН больше потенциала кислородного электрода, поэтому золото и платина корродировать с поглощением О2 и выделением Н2 не могут.
Катодами в коррозионных элементах, как правило, являются:
1. Включения металлов, имеющих больший электродный потенциал.
2. Токопроводящие неметаллические примеси (углерод, нитриды карбиды, оксиды). Например, чугун легко ржавеет во влажном воздухе из-за примеси углерода.
3. Хорошо окисленные участки металла при неодинаковой аэрации.
Коррозия возможна при неодинаковом доступе воздуха (аэрации) к различным частям металла. Наиболее окисленный участок металла является электрохимически более пассивным (электродный потенциал такого участка больше электродного потенциала неокисленного металла). Возникновением короткозамкнутых гальванических элементов вследствие неодинакового доступа кислорода воздуха можно объяснить ржавление железа, сложенного в пачки, внутри пачек; по этой же причине наблюдается ржавление проволочных тросов изнутри, а не снаружи.
4. Недеформированные, необработанные механически участки металла.
При обточке, сверлении, штамповке и других видах механической обработки затраченная энергия частично превращается в тепловую, а частично идёт на увеличение поверхностной энергии обработанного участка (явление наклёпа). В результате обработанная часть детали по сравнению с необработанной обладает повышенным запасом энергии и большей химической активностью и поэтому служит анодом. В присутствии электролита деформированный участок разрушается, катодный процесс восстановления окислителя происходит на поверхности необработанной части детали.
Практическими примерами разрушения металла в результате неодинаковой механической обработки являются ржавление кровельного железа на крыше в местах стыка, где листы подвергались ударам и изгибу, коррозия металлических деталей в местах сверлений.
В реальных условиях в химической устойчивости механических конструкций большую роль играют свойства поверхностных оксидных слоёв, приводящих к пассивации металла.
Пассивность металлов.
Пассивностью металла называют состояние повышенной коррозионной устойчивости, вызываемое торможением анодного процесса в результате образования на поверхности металла защитных плёнок. Продукт окисления (коррозии) создает на поверхности металла плёнку, которая в дальнейшем влияет на процесс коррозии. Например, на поверхности алюминия образуется сплошная, хорошо сцепленная с металлом оксидная плёнка Al2O3, которая защищает его от дальнейшего окисления. Подобные защитные пленки имеются у хрома, цинка, титана и других металлов, что позволяет использовать их в качестве распространённых конструкционных материалов.
У других металлов, например у железа, в условиях контакта с воздухом и влагой образуется пористая, рыхлая, плохо сцепленная с металлом поверхностная плёнка ржавчины, не способная защитить металл от последующего окислительно-восстановительного взаимодействия с окружающей средой. Ржавчина образуется в ходе превращений:
Таким образом, ржавчина – сложные гидратированные оксиды железа. Однако железо можно запассивировать с помощью обработки его концентрированной азотной кислотой:
При этом образуется плотный, предотвращающий дальнейшее разрушение поверхностный оксидный слой. Защиту железа обеспечивает также тонкий плотный слой ортофосфата железа, не растворимый в воде. Фосфатирование сталей и чугуна осуществляется в специальных растворах.
Рассмотрим примеры возникновения и работы короткозамкнутых гальванических элементов в результате контакта двух металлов.
Пример 1. Железо с медью находятся в контакте. Какой металл будет корродировать в растворе хлорида натрия?
Решение. На любом металле, находящемся в электролите, за счёт процессов обмена возникает электродный потенциал, величина которого отражает физико – химическую природу этого элемента и электролита. Чем активнее металл, тем отрицательнее его электродный потенциал. В большинстве случаев состав электролита и внешние условия отличаются от стандартных, поэтому возникающие потенциалы не будут стандартными. В данном случае нас интересуют лишь их относительные величины: какой из двух контактирующих металлов электроотрицательнее, какой – положительнее. Для получения ответа на этот вопрос можно пользоваться таблицей стандартных электродных потенциалов, помня, что потенциалы в этих случаях отличаются от стандартных:
При контакте двух металлов, имеющих различные потенциалы, пойдёт локальный электрический ток – перемещение электронов от железа к меди (рис. 10.9). Несмотря на ушедшие к медному электроду электроны, потенциал железного электрода восстановит свою первоначальную величину за счёт процесса окисления, т.е. железо будет разрушаться с переходом ионов Fe 2+ из металлической решетки в электролит. Электроны, поступившие к меди, казалось бы должны изменить имеющийся у меди потенциал, но этот потенциал будет поддерживаться, т.к. поступившие к меди электроны израсходуются в ходе процесса, потребляющего электроны (процесса восстановления).
Какой именно процесс восстановления будет протекать на меди - зависит от состава электролита. В нейтральном водном растворе NaCl, контактирующем с воздухом, энергетически выгодным будет процесс восстановления кислорода, растворённого в воде. Рис. 10.8 подтверждает термодинамическую возможность коррозии железа с кислородной деполяризацией: .
Схема работы коррозионного элемента для данного случая имеет вид
(-) Fe | водный раствор NaCl | Cu (+)
A: Fe – 2e? = Fe 2+ 2
2Fe + O2 + 2H2O = 2 Fe 2+ + 4OH - = 2 Fe(OH)2$
Ответ: корродирует железо с кислородной деполяризацией; первичные продукты коррозии – Fe 2+ и OH; вторичный продукт коррозии – Fe(OH)2.
Образующийся гидроксид железа (II) подвергается дальнейшему окислению: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 .
Аналогичные электродные процессы будут протекать при коррозии железа во влажном воздухе.
Пример 2. Цинк с медью находятся в контакте. Какой металл будет корродировать в деаэрированном растворе хлорида натрия?
(-) Zn | деаэрированный раствор NaCl | Cu (+).
В растворе отсутствует окислитель О2, поэтому здесь можно ожидать коррозию цинка с водородной деполяризацией. Термодинамически этот процесс возможен (см. рис. 10.8), т.к. < .
Ответ: корродирует цинк с водородной деполяризацией. Первичные продукты коррозии – Н2, Zn 2+ и OH; вторичный продукт коррозии – Zn(OH)2.
Пример 3. Марганец содержит примесь меди. Какой металл будет корродировать в растворе соляной кислоты (pH=2)?
(-) Mn раствор HCl Cu(+)
то термодинамически возможна коррозия марганца с водородной деполяризацией (см. рис. 10.8).
Mn + 2H + = Mn 2+ + H2
Ответ: происходит коррозия марганца с водородной деполяризацией, продукты коррозии – Mn 2+ и Н2.
Если в условии задачи неизвестна концентрация кислоты, водородный показатель рН, то решение выполняется для рН = 0.
Общая химия. Теория и задачи под ред. Н. В. Коровина и Н. В. Кулешова, страница 71
PDF-файл из архива "Общая химия. Теория и задачи под ред. Н. В. Коровина и Н. В. Кулешова", который расположен в категории " ". Всё это находится в предмете "химия" из раздела "", которые можно найти в файловом архиве МЭИ (ТУ). Не смотря на прямую связь этого архива с МЭИ (ТУ), его также можно найти и в других разделах. .
Просмотр PDF-файла онлайн
Текст 71 страницы из PDF
Стальное изделие имеет цинковое покрытие. Какой из металлов будет окисляться при коррозии,если эта пара металлов попадет в нейтральную среду срН 7? Подсчитайте ЭДС коррозионного элемента для стандартных состояний всех веществ. При каких значенияхрН прекратится процесс выделения водорода?460ОБЩАЯ ХИМИЯ.
ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИР е ш е н и е. В соответствии с данными Приложения 62стандартный потенциал цинка составляет EZn21 /Zn 321 20,763 В, а потенциал железа EFe21 /Fe 3 40,44 В. Учитывая, что потенциал цинка отрицательнее потенциала железа, цинковое покрытие на железе является аноднымпокрытием. При этом железо не будет принимать участиев анодном процессе, т. е. не будет корродировать.Равновесные потенциалы водорода и кислорода при ихотносительных парциальных давлениях, равных единице, определяем по уравнениям Нернста:EH1 /H2 3 20,059pH 3 20,059 4 7 3 20,413 В;EO2/OH2 3 1,227 2 0,059pH 3 1,227 2 0,059 4 7 3 0,814 В.Рассчитываем ЭДС возможных коррозионных элементов:1) EЭ = EК – EА = –0,413 – (–0,763) = 0,35 В > 0.Следовательно, процесс коррозии с выделением водорода на катодных участках (2Н2О + 2е ® 2ОН– + Н2) возможен.2) EЭ = EК – EА = 0,814 – (–0,763) = 1,577 В > 0.Следовательно, процесс коррозии с поглощением кислорода на катодных участках (1/2О2 + Н2О + 2е ® 2ОН–)также возможен.Из приведенных уравнений следует, что процесс выделения водорода прекратится, если EЭ < 0, т.
е.nMэкFe(OH)2 2 nMэкFe 2 nMэкO2 2 5 3 1013.Тогда объем кислорода, израсходованного на коррозиюжелеза:VO2 2 nMэк O2 3 VэкO2 2 5 3 1013 3 5,6 л 2 28 мл.По закону Фарадея:1. Рассчитаем ток коррозионного элементаIкор 3VO2 2 F 28 2 1013 л 2 96500 А 2 с33 4 А.5,6 л 2 120 сVэкO2 2 42. Определим массу растворившегося Fе:mFе = nэкFе × МэкFе = 5×10–3 × 28 = 0,14 г.Задача 8.11.
Напишите уравнение электрохимической коррозии сплава Сu–Zn при рН 12 и температуре Т == 298 К. Сколько и какого металла прокорродировало,если в процессе коррозии поглотилось 56 мл кислорода ивыделилось 22,4 мл водорода? Определите, чему равен коррозионный ток, если продолжительность коррозии составила 2 мин. Предложите анодное покрытие для защитысплава от электрохимической коррозии.Р е ш е н и е. Потенциалы указанных металлов составляют:2ECu21 /Cu 3 0,337 В;2EZn21 /Zn 3 40,763 В.462ОБЩАЯ ХИМИЯ.
ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИПринимая, что коррозия протекает избирательно, вданном случае будут корродировать более электроотрицательные цинковые участки:А: Zn – 2е ® Zn2+.На катоде протекают реакции:2Н2О + 2е ® Н2 + 2ОН–;1/2О2 + 2е + Н2О ® 2ОН–.В соответствии с заданием количество моль эквивалентов кислорода составляетVO256 мл22 1012.nэкO2 2VэкO2 5,6 3 103 млАналогично:22,4 мл2 2 3 1013.nэкH2 211,2 3 103 млТаким образом, на катоде претерпело изменение (выделилось) 1,2×10–2 моль эквивалентов вещества. По закону эквивалентов такое же количество цинка растворилосьна аноде.Масса прокорродировавшего цинка составилаmZn = nэкZn × МэкZn = 1,2×10–3 × 32,5 = 0,039 г.Величина коррозионного тока определяется по законуФарадея из следующего соотношения:96 500 А×с/мольэкв — 1Мэк;Iкор × 120 с — 1,2×10–2Мэк.ОткудаIкор = (96 500 А×с/мольэкв × 1,2×10–2 мольэкв)/120 с = 9,6 А.ЗАДАЧИДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ8.1.
Определить скорость равномерной коррозии алюминия в [мм/год] и в [г/м2×год], если плотность коррозионного тока составляет 0,062 А/м2.8.2. Магний равномерно корродирует в морской водесо скоростью 1,45 г/(м2×сут). Каково значение скоростикоррозии, выраженное в мм/год? Если с такой же скороГЛАВА 8. КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ463стью корродирует свинец, то каково соответствующее значение в мм/год?8.3.
Во сколько раз возрастает толщина пленки приувеличении продолжительности равномерной газовой коррозии титана от 0 до 200 ч при температуре: а) 700°C;б) 900°C?8.4. Определите термодинамическую возможность газовой коррозии изделия из углеродистой стали (Fe) доFe2O3 под действием кислорода, находящегося под относительным давлением pO2 1 0,2 и температуре 350°C.8.5. Определите термодинамическую возможность газовой коррозии изделия из никеля (Ni) до NiO под действием кислорода и с относительным давлением pO2 1 1,4и температуре 800°C. Определите парциальное давлениекислорода, при котором прекращается газовая коррозияпри указанной температуре.8.6.
Определите область температур, в которой невозможна коррозия железа (Fe) под действием H2S до FeS встандартном состоянии. Составьте уравнения процессов.8.7. Определите область температур, при которой невозможна газовая коррозия алюминия (Al) под действиемхлора в стандартном состоянии. Составьте уравнения процессов.8.8. Объясните, почему в атмосферных условиях цинккорродирует, а золото нет? Ответ подтвердите расчетами.8.9. Возможна ли коррозия олова в водном растворе срН 6 при контакте с воздухом? При каких значениях pHвозможна коррозия с выделением водорода?8.10. Возможна ли электрохимическая коррозия свинца (Pb) в водном растворе при рН 6 при контакте с воздухом.
Напишите уравнения реакций анодного и катодногопроцессов. При каких значениях рН возможна коррозияс выделением водорода?8.11. Определите, будет ли корродировать медь (Cu) вдеаэрированном (без содержания кислорода) растворе прирН 0.8.12. Магний (Mg) корродирует в морской воде (рН 8)при контакте с воздухом. Напишите уравнения реакцийанодного и катодного процессов.464ОБЩАЯ ХИМИЯ. ТЕОРИЯ И ЗАДАЧИ8.13. Назовите металлы, которые могут корродироватьс выделением водорода в водном растворе, имеющем рН:а) 2; б) 7; в) 10.8.14. Назовите металлы, которые могут корродироватьс поглощением кислорода в водном растворе, имеющемрН: а) 2; б) 5; в) 8.8.15.
Определите возможность электрохимической коррозии изделия из Pb в растворе Pb(NO3)2 (c = 0,02 моль/л)при комнатной температуре при следующих относительныхпарциальных давлениях водорода и кислорода: pH2 1 1,2;pO2 1 0,8. Напишите уравнения анодного и катодного процессов.8.16. Будет ли протекать электрохимическая коррозияизделия из Al в растворе AlCl3 (c = 0,02 моль/л) при комнатной температуре, если относительные парциальныедавления водорода и кислорода равны pH2 1 1,2 и pO2 1 0,2?Напишите уравнения анодного и катодного процессов.8.17.
Изделие из цинка погрузили в раствор ZnSO4(c = 0,03 моль/л) при 70°C. Будет ли цинк корродировать?8.18. Определите возможность электрохимической коррозии гальванической пары Fe–Cd, погруженной в растворFeCl2 (c = 0,01 моль/л) при комнатной температуре, принимая коррозию избирательной. Как изменится ЭДС коррозионного элемента, если концентрация раствора возростет до 0,02 моль/л?8.19. Будет ли протекать электрохимическая коррозияизделия пары Ni–Cu в растворе NiSO4, имеющем концентрацию 0,04 моль/л при 25°C? Как изменится ЭДС коррозионного элемента, если концентрация ионов Ni2+ возросла до 0,06 моль/л?8.20. Изделие из железа с алюминиевым покрытиемпогрузили в водный раствор AlCl3 (c = 0,01 моль/л). Будет ли протекать коррозия этого изделия при комнатнойтемпературе? Будет ли изменяться ЭДС и как, если концентрация раствора возрастает до 0,03 моль/л?8.21.
Какое покрытие металла называется анодным икакое катодным? Назовите металлы, которые можно использовать для анодного и катодного покрытия железа вовлажном воздухе и сильнокислой среде.ГЛАВА 8. КОРРОЗИЯ И ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ4658.22. Приведите примеры катодных и анодных покрытий для кобальта. Составьте уравнения катодных и анодных процессов во влажном воздухе и в растворе солянойкислоты при нарушении целостности покрытия.8.23. К какому типу покрытий относится олово на медии на железе? Какие процессы будут протекать при атмосферной коррозии указанных пар при нейтральной среде? Напишите уравнения катодных и анодных реакций.8.24.
Железное изделие покрыто свинцом. Какое этопокрытие — анодное или катодное? Составьте уравненияанодного и катодного процессов коррозии этого изделияпри нарушении цельности покрытия во влажном воздухеи в растворе соляной кислоты.8.25. Какой металл может служить протектором призащите железа от коррозии в водном растворе с рН 10 вконтакте с воздухом. Напишите уравнения протекающихреакций.8.26. Как происходит атмосферная коррозия луженого железа и луженой меди при нарушении покрытия? Составьте уравнения анодной и катодной реакции.8.27. В чем сущность протекторной защиты металловот коррозии? Приведите пример протекторной защитыжелеза в электролите, содержащем растворенный кислород.
Составьте уравнения анодного и катодного процессов.8.28. Напишите уравнения реакций электрохимической коррозии пары Fe–Pd при рН 10 и 25°C. Сколько икакого металла прокорродировало, если в процессе коррозии поглотилось 28 мл O2 и выделилось 112 мл H2? Определите, чему равен коррозионный ток, если продолжительность коррозии составляет 3,5 мин. Предположитеанодное и катодное покрытие для защиты сплава от электрохимической коррозии.8.29. Сколько и какого металла прокорродировало,если пара Cu–Zn находилась в среде с рН 12 в течение2,5 мин при комнатной температуре. Установлено, что приэтом выделилось 28 мл H2 и поглотилось 56 мл O2.
Читайте также: