Катод, восстановление окислителей

Коррозия металлов.

Коррозия – процесс самопроизвольного разрушения металлов в результате сложного физико-химического взаимодействия с окружающей средой.

Критерий коррозии

Виды

1. Механическое взаимодействие металла с окружающей средой

2. Вид коррозионной среды

Химическая и электрохимическая

1.Газовая(агрессивная среда - газ) 2.Атмосферная (воздух) 3. Подземная (почва, грунт) 4.Биокоррозия (микроорганизмы) 5. Контактная (электролит) 6.Радиационная (различные виды изменений) 7.Коррозия внешним током, блуждающим током 8.Коррозия под напряжением (одновременное воздействие механического напряжения и среды) 9. Коррозионная кавитация (одновременно и среда и ударное воздействие) 10. Фреттинг – коррозия (среда и вибрация)

3. Характер изменения поверхности металла или сплава

1. Сплошная равномерная 2.Сплошная, неравномерная

3.Структурно-избирательная 4.Пятнами. 5.Язвами 6.Точечная (Питтинговая, мельче, чем пятнами) 7.Подповерхностная 8.Межкристаллическая (по граням кристаллов)

Газовая коррозия – возникает при контакте металлов с газами в отсутствия электропроводящих растворов. В природе встречается редко. Часто используется в металлургических и химических производствах. Для борьбы с этим видом коррозии – легирование металлов (сплавление с Ni, Cr, Va, W), а также использование инертных газов при температурной обработке металлов.

Жидкостная химическая коррозия – в среде жидкостей-неэлектролитов (расплавленная сера, бром, нефть, бензин, керосин) защищают от этого вида коррозии с помощью нанесения защитных покрытий.

Электрохимическая коррозия – Атмосферная, морская, подземная, внешним и блуждающим током. При э-х коррозии на поверхности металла возникают анодные и катодные зоны, а при наличии электролита образуется микрогальванический элемент (МГЭ), продуцирующий электрический ток. На аноде – окисление металла, на катоде – восстановление окислителей (О₂, Н⁺). Окислители при коррозии называют деполяризаторами. Благоприятствующие для коррозии условия – неоднородность сплавов по составу, неоднородность электролита. 

Условие образования МГЭ Е⁰(Меⁿ⁺/Me^o)<Е⁰_{окислителей}

Термодинамика электрохимической коррозии

 

 

Из графиков видно, что все металлы можно подразделить на 3 группы

1.Е⁰(Меⁿ⁺/Me^o)>Е⁰_{окислителей} – невозможна коррозия. (Металлы с высокими потенциалами – Au, Pt, их разложение имеет место при комплексообразовании)

2. Е^Р(Н)<Е⁰(Меⁿ⁺/Me^o)<Е^Р(О₂) возможна коррозия с кислородной деполяризацией (большинство металлов)

3. Е⁰(Меⁿ⁺/Me^o)<Е^Р(Н)<Е^Р(О₂) немногие самые активные металлы. Возможна коррозия с кислородной и водородной деполяризацией.

Отличия МГЭ от ГЭ.

1.МГЭ – коротко замкнут, нет внешней цепи, вся эл. энергия переходит в тепло.

2.Не имеет пористой перегородки.

Процесс идет пока весь металл на аноде не разрушится. Поляризация в данном случае оказывает положительное значение – скорость снижается.

Процессы на электродах

Анод, окисление анода

1. Окисление материала анода Me^o-ne→Meⁿ⁺

2. Вторичные процессы

а) Образование гидроксидов Me^o+nOH^-→Me(OH)_n

Fe²⁺+2OH^-→Fe(OH)₂

Обычно имеет место дальнейшее окисление:

Fe(OH)₂+O₂+2H₂O→4Fe(OH)₃→H₂O+FeOOH

б) Образование малорастворимых веществ

3Me²⁺+2PO₄^3-→Me₃(PO₄)₂

Fe³⁺+ PO₄^3-→FePO₄

О₂

Н₂