5.Коррозия металлов

Коррозия металлов - это самопроизвольный окислительно-восстановительный процесс разрушения металла под действием окружающей среды.

Коррозия
Химическая	Электрохимическая
Возникает в отсутствии электролита: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3; 4Al + 3O2 = 2Al2O3.	Происходит в присутствии электролита и сопровождается возникновением микротоков в микрогальваноэлементах

Пример 1. Рассмотрим процессы, происходящие при коррозии цинковой пластинки, склепанной с железной, в кислой среде. В этом случае образуется гальванопара ZnFe.

Выписываем окислительно-восстановительные потенциалы обоих металлов в данной среде по таблице (см.приложение 5):

⁰Zn²⁺/Zn = 0,76 B, ⁰Fe²⁺/Fe = 0,44 B;

Определяем по потенциалам более активный металл (с меньшим значением потенциала):

⁰Zn²⁺/Zn < ⁰Fe²⁺/Fe.

Более активный металл - Zn. Цинк разрушается в первую очередь, т.е. теряет электроны, является восстановителем

Zn⁰  2e  Zn²⁺.

Второй металл (Fe) не разрушается, он является проводником электронов. e

ZnFe

HCl e

Окислителем является среда - кислая (ионы H⁺ принимают электроны), нейтральная (H₂O) или щелочная (H₂O). В нашем примере роль окислителя выполняют ионы H⁺.

Выписываем потенциал окислителя для кислой среды, имея в виду, что О₂ в данном примере отсутствует

⁰ 2Н⁺/Н₂ = 0 В.

Процесс восстановления ионов водорода происходит на железе

на Fe: 2H⁺ + 2e  H₂.

Суммарный процесс при коррозии гальванопары ZnFe записываем в следующей форме: HСl

1. Zn⁰  2e  Zn²⁺

на Fe: 1 2H⁺ + 2e  H₂⁰

Zn⁰ + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂

Молекулярное уравнение коррозии:

Zn⁰ + 2HCl = ZnCl₂ + H₂ (на Fe ).

Более активный металл является анодом (А), менее активный - катодом (К).

А() ZnFе К(+) _ок > _вос

HCl коррозия возможна,

разрушается цинк.

Пример 2. Рассмотрим коррозию латуни (сплава цинка и меди) в щелочном растворе в присутствии кислорода Zn | Cu

NaOH+ H₂O + O₂.

Выписываем окислительно-восстановительные потенциалы обоих металлов в щелочной среде по таблице (см. приложение 5):

⁰ZnO₂^2/Zn = 1,22 B, ⁰Cu(OH)₂/Cu = 0,22 B.

Определяем по потенциалам более активный металл - Zn. Цинк разрушается в первую очередь, является восстановителем

Zn⁰  2e + 4OH^ ZnO₂^2+ H₂O.

Второй металл (Cu) не разрушается, он является проводником электронов . e

Zn | Cu

NaOH+ H₂O + O₂ ^e

Окислителем в данном примере может быть O₂ и H₂O. Выписываем потенциалы окислителей для щелочной среды из таблицы (см.приложение 5):

⁰ 2H₂O/H₂ = 0,83 B

 ⁰ O₂/4OH > ⁰ 2H₂O/H_2.

⁰ O₂/4OH^= +0,40 B

Окислитель выбираем с большим потенциалом (O₂).

Процесс восстановления кислорода происходит на меди

на Cu: O₂ + 4e + 2H₂O → 4OH^.

Суммарный процесс при коррозии латуни в щелочной среде в присутствии кислорода записываем в следующей форме:

2. Zn⁰  2e + 4OH^ ZnO₂^2+ H₂O

на Сu: 1 O₂ + 4e + 2H₂O → 4OH^

2Zn + 8OH^ + O₂ + 2H₂O  2 ZnO₂^2+ 4H₂O + 4OH^

2Zn + 4OH^ + O₂  2 ZnO₂^2+ 2H₂O.

Молекулярное уравнение коррозии:

2Zn + 4NaOH + O₂  2Na₂ZnO₂ + 2H₂O.

Более активный металл Zn - анод, Cu - катод

е

()А Zn | Cu (+К)

NaOH+ H₂O + O₂ e

_ок > _вос, коррозия возможна, разрушается цинк.