Электрохимическая коррозия металлов в различных средах.
Электрохимическая коррозия металлов в различных средах. - раздел Электроника, Электронные облака орбиталей с разными значениями l имеют разную конфигурацию, а с одинаковыми l похожую Контактная Биметаллическая Коррозия Является Разновидностью Электрохимической...
Контактная биметаллическая коррозия является разновидностью электрохимической коррозии, вызванной контактом металлов, имеющих разные электродные потенциалы в электролите. При этом коррозия метала с более отрицательным потенциалом обычно усиливается, а разрушение металла с более положительным потенциалом замедляется или полностью прекращается.
Для работы коррозионного элемента необходимо, чтобы область контакта между материалами была покрыта раствором электролита. Контактная коррозия происходит в морской воде, имеющей большую электропроводность, чем пресная; или при загрязнении поверхности металла дорожной солью. Если в контактной коррозии принимает участие один металл, то он разрушается под действием концентрационного элемента дифференцированной аэрации. Это происходит при частичном погружении металлической конструкции в почву или морскую воду. В этом случае анодная и катодная зоны образуются за счёт неравномерного воздействия на металл кислорода воздуха. Те участки, которые не соприкасаются с кислородом, становятся анодами, а соприкасающиеся - катодами.
Проявление такого вида коррозии – язвенное разрушение железа, происходящее под лакокрасочными покрытиями или под грязью.
Однако коррозия может протекать и в атмосферных условиях – в местах контакта разнородных материалов. Этот вид коррозии возникает также, когда металл имеет на поверхности пористое металлическое покрытие, отличающееся по своему потенциалу от основного металла.
При конструировании учитывают возможность контактов различных металлов, и если скорость коррозии превышает 150 г/м2, то контакты не допустимы.
2. Атмосферная коррозия
Атмосферная коррозия протекает во влажном воздухе, по механизму действия гальванического элемента. Дифференциацию поверхности металла на катодные и анодные участки вызывают:
Неоднородность поверхности металла, разная механическая обработка, наличие примесей в сплаве, присутствие оксидных плёнок на поверхности.
Неравномерность распределения деполяризатора (например, кислорода) по поверхности металла.
Неравномерность температур, отсутствие перемешивание электролита.
Другими словами участки, где доступ кислорода наибольший, пассивируются (на поверхности металла образуется оксидная плёнка). Потенциал пассивированного металла будет более положительным, чем потенциал тех участков, где доступ кислорода меньше. Следовательно, этот участок будет служить катодом:
В зависимости от влажности атмосферы различают несколько видов атмосферной коррозии: мокрую, влажную, сухую.
Мокрая атмосферная коррозия при относительной влажности до 100% наблюдается при наличии адсорбционной капиллярной или химической плёнки влаги на поверхности металла. Образование плёнки способствует конденсации влаги и образованию вторичных продуктов коррозии (гидроксидов).
Влажная коррозия возникает при влажности в атмосфере ниже 100% . При влажности воздуха менее 60% наблюдается сухая атмосферная коррозия, то есть коррозия под действием преимущественно кислорода воздуха.
3. Грунтовая коррозия
Грунтовая коррозия металлов протекает по электрохимическому механизму. Коррозионные процессы на поверхности металлических коммуникаций могут протекать вследствие возникновения микрогальванических элементов, образовавшихся за счёт неоднородной по составу поверхности или различной её аэрации.
Поверхность металла, где доступ кислорода ограничен, будет являться анодом. Другая часть поверхности металла, где доступ кислорода облегчен, будет выполнять роль катода. Возникает короткозамкнутый гальванический элемент за счёт различной аэрации поверхности металла:
А (–) Fe / H2O, O2 / Fe (Fe2O3) (+) К
При этом в конечном итоге образуется ржавчина:
2 Fe(OH)3 + (n-3)H2O = Fe2O3 ·nH2O
Грунтовая коррозия металлических конструкций чаще всего происходит в условиях, характерных для нейтральных сред, с участием кислорода в качестве деполяризатора. В кислых грунтах может протекать коррозия с водородной деполяризацией: 2Н+ + 2е = Н2.
Скорость коррозии металлов в грунте зависит от состава, воздухопроницаемости, кислотности, влажности, удельного электросопротивления, температуры, микроорганизмов. Наиболее коррозионно-активными являются болотистые почвы, торфяники, ил. Песок, известняк практически не коррозионно-активны.
Максимальная скорость коррозии наблюдается в воздухопроницаемых почвах и грунтах при влажности 30-35%. Существенное влияние на скорость коррозии металлов оказывает рН почвы. Однако в почвах с рН меньше 6,5 коррозионная активность по отношению к стали повышается. Наибольшей коррозионной активностью обладают почвы с рН менее 5,5. Нейтральные почвы с рН = 6,5 – 7,5 и слабощелочные (до рН = 8,5) не коррозионно-активны.
На скорость коррозии влияет также величина удельного электрического сопротивления грунта. Установлено, что низкой коррозионной активностью обладают грунты с удельным электрическим сопротивлением более 100 Ом·м, высокой – с сопротивлением менее 20 Ом·м. Коррозия металлических подземных конструкций зависит от содержания в почве и грунте различных солей. Так, с увеличением содержания хлоридов, нитратов, сульфатов скорость коррозии стальных подземных сооружений возрастает. Повышение температуры также способствует повышению скорости грунтовой коррозии металлов.
4. Коррозия под действием блуждающих токов
Блуждающими токами называются электрические токи, протекающие в земле при использовании её в качестве токопроводящей среды. Попадая в металлические конструкции, расположенные в грунте, они вызывают коррозию. Источниками возникновения блуждающих токов в почве являются электрифицированные железные дороги постоянного тока, трамваи, метрополитен, шахтный электротранспорт, линии электропередач постоянного тока по системе провод – земля. Поскольку рельсы недостаточно изолированы от земли, а почва является шунтирующим проводником, то часть тока проходит в землю, встречая на своём пути подземные металлические соединения. Поскольку контактный провод подсоединен к положительному полюсу тяговой подстанции, а рельс – к отрицательному, то в месте выхода тока из рельса образуется анодная зона, где коррозия разрушает подошву рельса и крепежные костыли. В месте, где блуждающие токи входят в трубопровод, образуется катодная зона, а в месте выхода тока – анодная, в которой происходит разрушение металла трубопровода.
Этот вид коррозии очень опасен, так как блуждающие токи нередко распространяются на несколько десятков километров и вызывают сильные повреждения металлических конструкций.
5. Морская коррозия металлов
Портовые сооружения, причалы, суда, оборудование морских нефтепроводов подвержены воздействию морской коррозии.
Морская вода представляет собой раствор разнообразных солей, главным образом хлоридов, сульфатов и карбонатов натрия, калия, магния и кальция. Она является электролитом, её электропроводность достаточно высокая и составляет (2,5-3,0)·10-2 Ом-1см-1, имеет нейтральную или слабощелочную среду (рН=7,2 – 8,6). Присутствие в морской воде ионов хлора, то есть ионов - активаторов, делает эту среду высоко коррозионно-активной. В морской воде содержится большое количество микроорганизмов, способствующих ускорению коррозии.
Коррозия в морской воде протекает по электрохимическому механизму исключительно с катодным контролем. Присутствие ионов хлора Cl– препятствует образованию пассивных плёнок на поверхности металлов. Высокая электропроводность исключает проявление омического торможения. Зависимость скорости коррозии железа от концентрации хлорида натрия в аэрированном водном растворе проходит через максимум при содержании NaCl 3%. Уменьшение скорости коррозии объясняется снижением растворимости кислорода в воде с ростом концентрации NaCl. Повышенное содержание кислорода в поверхностном слое воды вызывает усиленную коррозию в области ватерлинии судов, на участках гидросооружений, находящихся близко к поверхности или периодически омываемых водой.
Основным видом защиты от морской коррозии являются противокоррозионные лакокрасочные и металлизированные покрытия и электрохимическая защита.
Современная квантово механическая теория гласит что атом любого элемента имеет сложную структуру Положительная часть атома положительный заряд... Квантовая теория подразумевает что энергия электрона может принимать только... Так при l s орбиталь для электрона с любым значением главного квантового числа n электронное облако ограничено...
Строение атомов и принцип Паули
Принцип Паули помогает объяснить разнообразные физические явления. Следствием принципа является наличие электронных оболочек в структуре атома, из чего, в свою очередь, следует разнообразие химичес
Sp-гибридизация
Происходит при смешивании одной s- и одной p-орбиталей. Образуется две равноценные sp-атомные орбитали, расположенные линейно под углом 180 градусов и направленные в разные стороны от ядра атома уг
Химические свойства основных оксидов
1. Растворимые в воде основные оксиды вступают в реакцию с водой, образуя основания:
Na2O + H2O → 2NaOH.
2. Взаимодействуют с кислотными оксидами, обра
Химические свойства кислотных оксидов
1. Взаимодействуют с водой, образуя кислоту:
SO3 + H2O → H2SO4.
Но не все кислотные оксиды непосредственно реагируют с водой (SiO
Химические свойства амфотерных оксидов
1. Взаимодействуют с кислотами, образуя соль и воду:
ZnO + 2HCl → ZnCl2 + H2O.
2. Реагируют с твёрдыми щелочами (при сплавлении), образуя в результате
Характерные реакции
Амфотерные оксиды реагируют с сильными кислотами, образуя соли этих кислот. Такие реакции являются проявлением основных свойств амфотерных оксидов, например:
ZnO + H2SO4
Серная кислота.
Се́рная кислота́ H2SO4 — сильная двухосновная кислота, отвечающая высшей степени окисления серы (+6). При обычных условиях концентрированная серная
Нитраты
Азотная кислота является сильной кислотой. Её соли — нитраты — получают действием HNO3 на металлы, оксиды, гидроксиды или карбонаты. Все нитраты хорошо растворимы в воде. Нитрат-ион в во
Гомогенный катализ
Примером гомогенного катализа является разложение пероксида водорода в присутствии ионов йода. Реакция протекает в две стадии:
H2О2 + I → H2О + IO
Гетерогенный катализ
При гетерогенном катализе ускорение процесса обычно происходит на поверхности твердого тела — катализатора, поэтому активность катализатора зависит от величины и свойств его поверхности. На практик
Изображение реакций ионного обмена
Реакцию обмена в растворе принято изображать тремя уравнениями: молекулярным, полным ионным и сокращённым ионным. В ионном уравнении слабые электролиты, газы и малорастворимые вещества изображают м
Правила написания реакций ионного обмена
При написании ионных уравнений следует обязательно руководствоваться таблицей растворимости кислот, оснований и солей в воде, то есть обязательно проверять растворимость реагентов и продуктов
Окисление
Окисление — процесс отдачи электронов, с увеличением степени окисления.
При окисле́нии вещества в результате отдачи электронов увеличивается его степень окисления. Ат
Восстановление
Восстановле́нием называется процесс присоединения электронов атомом вещества, при этом его степень окисления понижается.
При восстановлении атомы или ионы присоединяю
Окислительно-восстановительная пара
Окислитель и его восстановленная форма, либо восстановитель и его окисленная форма составляет сопряжённую окислительно-восстановительную пару, а их взаимопревращения являются окислительно-во
Виды окислительно-восстановительных реакций
Межмолекулярные — реакции, в которых окисляющиеся и восстанавливающиеся атомы находятся в молекулах разных веществ, например:
Н2S + Cl2 → S + 2HCl
Внут
Окисление, восстановление
В окислительно-восстановительных реакциях электроны от одних атомов, молекул или ионов переходят к другим. Процесс отдачи электронов — окисление. При окислении степень окисления повышается:
Степень гидролиза
Под степенью гидролиза подразумевается отношение части соли, подвергающейся гидролизу, к общей концентрации её ионов в растворе. Обозначается α (или hгидр);
Разбавленная серная кислота
В разбавленном водном растворе серной кислоты большинство ее молекул диссоциируют:
H2SO4
Концентрированная серная кислота
В концентрированном растворе серной кислоты (выше 68%) большинство молекул находятся в недиссоциированном состоянии, поэтому функцию окислителя выполняет сера
Катодные реакции
Последняя реакция протекает свыделением водорода.
При элек
Математический вид
Законы Фарадея можно записать в виде следующей формулы:
где:
КОНФИГУРАЦИЕЙ АТОМОВ И ИОНОВ
Растворимость солей и гидроксидов катионов, лежащая в основе аналитической классификации, как и все другие свойства катионов, функционально связана с положением соответствующих элементов в периодич
Виды титриметрического анализа
Титриметрический анализ может быть основан на различных типах химических реакций:
кислотно-основное титрование — реакции нейтрализации; окислительно-восстановительное титров
Типы титрования
Различают прямое, обратное титрование и титрование заместителя.
При прямом титровании к раствору определяемого вещества (аликвоте или навеске, титруемому веществу) д
Виды титриметрического анализа
Титриметрический анализ может быть основан на различных типах химических реакций:
кислотно-основное титрование — реакции нейтрализации; окислительно-восстановительное титров
Число эквивалентности
Число эквивалентности z представляет собой небольшое положительное целое число, равное числу эквивалентов некоторого вещества, содержащихся в 1 моль этого вещества. Фактор эквивале
Новости и инфо для студентов