- •Примечание
- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Роль физической химии в развитии современной техники
- •1. ЭНЕРГЕТИКА ФИЗИКО–ХИМИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ, НАПРАВЛЕННОСТЬ ИХ ПРОТЕКАНИЯ
- •1.1. Предмет химической термодинамики. Основные определения и понятия
- •1.2. Внутренняя энергия, энтальпия, работа. Первый закон термодинамики
- •1.3. Тепловые эффекты физико-химических процессов. Термохимические законы
- •1.4. Зависимость теплового эффекта от температуры. Уравнение Кирхгофа
- •1.5. Работа идеального газа
- •1.6. Второй закон термодинамики. Энтропия
- •1.7. Свободная энергия Гиббса и свободная энергия Гельмгольца
- •1.8. Третий закон термодинамики. Абсолютное значение энтропии
- •1.9. Характеристические (термодинамические) функции
- •1.9.1. Изохорно-изотермический потенциал или свободная энергия Гельмгольца (F)
- •1.9.3. Энтальпия системы (H)
- •1.9.4. Изобарно-изотермический потенциал или свободная энергия Гиббса (G)
- •1.9.5. Уравнение Гиббса-Гельмгольца (объединенные первое и второе начала термодинамики)
- •1.10. Химический потенциал
- •1.11. Термодинамика химического равновесия
- •1.11.1. Уравнение изотермы химической реакции
- •1.11.2. Уравнения изобары химической реакции
- •1.11.3. Уравнение изохоры химической реакции
- •2. ПОВЕРХНОСТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ. ТЕРМОДИНАМИКА ПОВЕРХНОСТНЫХ ЯВЛЕНИЙ
- •2.1. Поверхностные явления. Адсорбция
- •2.2. Поверхностная энергия и поверхностное натяжение
- •2.3. Практическое применение адсорбции
- •3.2. Основной закон фазового равновесия. Правило фаз Гиббса
- •3.4. Закон распределения Нернста-Шилова
- •3.7.1. Фазовые равновесия в двухкомпонентных системах. Диаграммы состояния бинарных систем
- •3.7.1. Физико-химический и термический анализ
- •3.7.2. Диаграмма состояния системы с простой эвтектикой
- •3.7.3. Диаграммы состояния системы с химическим соединением
- •3.7.3.1. Соединение с конгруэнтной точкой плавления
- •3.7.3.2. Соединение с инконгруэнтной точкой плавления
- •3.7.4. Диаграммы состояния с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твёрдом состояниях
- •Типы диаграмм состояния твёрдых растворов.
- •3.7.5. Диаграммы состояния системы с ограниченной растворимостью компонентов в твёрдом состоянии
- •3.7.7. Диаграммы состояния полупроводниковых систем, применяющихся в электронике. Особенности их построения
- •Система Si – Ge.
- •Система Ge – Sb.
- •Система Al – Si.
- •Система In – Ge.
- •Система Au – Si.
- •Система Pb – Sn.
- •Полупроводниковые соединения.
- •4. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ И ЯВЛЕНИЯ
- •4.1. Кинетика и термодинамика электрохимических процессов
- •4.1.1. Электродные процессы и потенциалы. Классификация электродов
- •4.1.2. Гальванические элементы
- •4.1.3. Кинетика процессов электролиза. Законы электролиза
- •Законы электролиза
- •4.1.3.2. Катодные процессы
- •4.1.3.3. Анодные процессы
- •4.1.4.1. Химические источники тока
- •4.1.4.2. Применение электролиза в технике
- •Электрохимическое производство химических продуктов
- •Гальванотехника
- •Электрохимическая обработка металлов и сплавов
- •Электрохимические преобразователи информации
- •4.2. Кинетика и термодинамика процессов электрохимической коррозии. Методы защиты от коррозии
- •4.2.1. Понятие коррозии. Виды коррозионных повреждений. Скорость коррозии
- •4.2.2. Классификация процессов коррозии
- •4.2.2.1. Классификация по условиям протекания
- •4.2.2.2. Классификация по механизму их протекания
- •Химическая коррозия
- •Электрохимическая коррозия
- •4.2.3. Методы защиты металлов от коррозии
- •4.2.3.1. Легирование
- •4.2.3.2. Защитные покрытия
- •Органические защитные покрытия
- •Неорганические покрытия
- •Металлические защитные покрытия
- •4.2.3.3. Электрохимическая защита
- •4.2.3.4. Другие способы защиты
- •ЛИТЕРАТУРА
- •1. Основная литература
- •2. Дополнительная литература
130
A: |
Fe – 2e = Fe2+ ϕА= – 0,44 B. |
K: |
½O2 + H2O + 2e = 2OH− ϕК = 1,23 – 0,059 7 = +0,82 B. |
Возникающая при этом ЭДС равна
E0 = φK − φA = 0,82 −(−0,44) =1,26 B .
а так как ∆G = −nFE < 0 , то коррозия стальных изделий в таких условиях термодинамически возможна. Однако скорость коррозионных процес- сов несколько снижается со временем вследствие вторичных реакций образования малорастворимых в нейтральной и щелочной средах основ- ных гидроксидов железа и образования ржавчины:
Fe2+ + 2OH− = Fe(OH)2 ; 4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3;
4Fe (OH)3 → 2Fe2O3 6H2O — ржавчина.
Разновидностью электрохимической коррозии является электро- коррозия, возникающая под воздействием внешнего электрического потенциала, возникающего в почвах за счет нарушения изоляции, утечки тока из электрического рельсового транспорта. В этом случае при хорошо проводящей влажной почве (Н2О, Cl–, Na+, K+, H+ и др.) возникает электролизная система, в которой, к примеру, трамвайный рельс является катодом («+» на проводе), а металлическое подземное сооружение (кабель, труба и др.) относительно рельса будет являться анодом и будет корродировать. В месте выхода электронов из рельса (катода) будут разряжаться (восстанавливаться) ионы Н+ или молеку- лы Н2О, а при наличии растворённого О2 будет восстанавливаться О2. Ионы же Cl– будут перемещаться к стальной трубе (аноду), образуя с ионами Fe2+ (продукт окисления) растворимые хлориды металла. В местах выхода электронов из трубы за счет окисления возникает ка- тодный участок, а рельс будет относительно трубы анодом.
Таким образом, происходит коррозия и рельса и метал- лического сооружения.
4.2.3. Методы защиты металлов от коррозии
Для борьбы с коррозией разрабатываются разнообразные способы защиты, выбор которых зависит от природы защищаемого металла, вида и габаритов изделий или оборудования, условий их эксплуатации, при- роды коррозионной среды и т. д. Защита металлов от коррозионного