Коррозия лабы

при

	E	0
	O		/ OH
		2

E	обр			E	0
	O	/ OH			O	/ OH
	2				2

=+0,401 B, PO2 =1атм.,

RT		a	2		·P
			H O
	ln					O	,
			2			2
nF			a	4
				OH

T =298 K, aH2O = 1

(3.11)

E	обр			0,401	RT	2,303lga		0,401 0,059lga		.
					F
	2	/ OH				OH		OH
O

(3.12)

Потенциал кислородного электрода положительнее водородного электрода на 1,23 B:

Eобр O2

1,23 0,059pH

1,23

Eобр H2

.

(3.13)

Диаграмма равновесия для железа приведена на рис. 2.

	1. Ионно-молекулярные равновесия, не связанные с величиной по-
			тенциала. Они зависят только от величины							pH	:
	Fe	2	2H2O Fe(OH)2		2H				(рис 2, линия 8);
	Fe	3	3H2O Fe(OH)3		3H				(рис.2, 7);
	Fe(OH)2 HFeO2 H				(рис 2, 9);
	Fe	2	-	3H
			2H2O HFeO2				(рис.2, 10).

На диаграмме Пурбэ им отвечают линии, параллельные оси потенциалов.

2.Равновесный обмен электрическими зарядами:

в кислой среде при PH< 6,5 (рис. 2 линия 1) соответствует реакции

(2.1) Fe 2e Fe E 0,44B2 0,

Зависимость обратимого потенциала железа от концентрации соответствующих ионов описывается уравнением Нернста

обр	0	RT		a	Fe2
EFe2 /Fe EFe2 /Fe			ln			.	(2.2)
		nF		aFe
Потенциалжелеза не зависят от pH , а определяется только активно-

стью его ионов в электролите. На рис.2 линия 1, характеризующая этот процесс, параллельна оси pH .

	в кислой среде при PH< 3,0 (рис. 2 линия 5) соответствует реакции
		Fe3 , E0	0,44B.	(2.3)
	Fe2 e

121

Зависимость обратимого потенциала железа от концентрации соответствующих ионов описывается уравнением

	обр	0	RT		a	3
	EFe2 /Fe3 EFe2 /Fe3			ln		Fe	.	(2.4)
			nF		aFe2

Рис. 2. Диаграмма Е – рН для системы железо – вода при 25 0 С (гидратированная форма оксидов)

3.Равновесия, которые зависят как от потенциала, так и от pH :

в нейтральных и слабощелочных средах анодная реакция протекает

по другому механизму
		2H , E0	0,047B.
Fe 2H2O 2e	Fe(OH)2			(2.5)

122

В общем виде уравнение обратимого потенциала этой реакции

приaFe=1,

RT

a

a

2

обр

0

H

E

E

ln

Fe(OH) 2

,

Fe(OH)2/Fe

Fe(OH)2/Fe

nF

a

a

2

Fe

H

O

2

aFe(OH)

2

=1 и aH

O

= 1

2

(2.6)

E обр

Fe(OH)

2	/Fe

= – 0,047 – 0,059

pH

.

(2.7)

В этой области потенциал железа металла, а только от кислотности среды

не

pH

зависит от активности ионов (рис.2, линия 2 параллельная

линиям а и б).

при более положительных потенциалах, чем для реакции (2.5) в нейтральных и слабощелочных средах становится возможным окисление

	Fe(OH)2до Fe(OH)3
						, E	0
	Fe(OH) H		O e Fe(OH)	H				0,271B	(2.8)
	2	2	3

обр

0

RT

a

a

H

E

E

ln

Fe(OH) 3

,

Fe(OH)

/Fe(OH)

Fe(OH)

/Fe(OH)

nF

a

a

3

2

3

2

Fe(OH)

2

H O

2

при aFe(OH)

=1, aFe(OH)

2

=1 и aH

O

= 1

3

2

(2.9)

обр		= – 0,271 – 0,059 pH ,
EFe(OH)	/Fe(OH)
3		2

на рис.2, линия 4 параллельная линиям а и б.

(2.10)

4.Равновесия, которые зависят от активности ионов металла и кислотности среды – pH:

в щелочных средах при pH> 13,5 (рис.2, линия 3) равновесный потенциал железа будет зависеть от активности его ионов и от активности

	-	pH
	ионов OH , то есть		раствора электролита.

				HFeO2 3H
		Fe 2H2O 2e					(2.11)
Eобр			0,493 0,0886pH 0,0295lg(a			- ).
	-	/Fe			HFeO
HFeO						2
	2

в слабокислой среде при PH≈ 2÷6,5 протекает реакция окисления ионов железа (II) cобразованием Fe(OH)3

		Fe(OH)3 3H , EFe(OH)0	3 /Fe2 1,057B
Fe2 3H2O e
Eобр		1,057 0,1773pH 0,059lg a		(2.12)
	2			2
Fe(OH) 3 /Fe				Fe

123

(рис.2, линия 6) равновесный потенциал железа будет зависеть от активности его ионов и pH раствора электролита.

								Таблица 1
	Средние коэффициенты активности (					) кислот при различных
			температурах.
t,0C	Значение коэффициента активности при m моль/1000 г. воды
	0.1	0.2	0.5	1.0		2.0	3.0	4.0
			Соляная кислота
0	0.803	0.776	0.776	0.842		1.078	1.452	2.006
15	0.800	0.772	0.766	0.823		1.039	1.373	1.862
35	0.792	0.760	0.748	0.794		0.976	--	---
45	0.787	0.754	0.738	0.779		0.948	--	---
60	0.781	0.744	0.724	0.754		0.907	--	---
			Серная кислота
0	0.294	0.235	0.177	0.151		0.150	0.175	0.213
15	0.266	0.210	0.157	0.133		0.131	0.149	0.178
35	0.221	0.171	0.129	0.109		0.105	0.116	0.135
45	0.199	0.155	0.116	0.097		0.093	0.102	0.117
60	0.177	0.138	0.102	0.086		0.081	0.087	0.099

Средние коэффициенты активности (

Таблица 2

) щелочей

		Значение коэффициента активности							при m моль/1000 г. вод
t, °С
	0,1		0,2	0,5	1,0	2,0	3,0			4,0	6,0	8,0		10,0
					Гидроксид натрия
10	0,768		0,716	0,690	0,672	0,689	0,762			0,882	1,40	2,31		4,00
20	0,766		0,714	0,693	0,678	0,696	0,774			0,889	1,35	2,17		3,61
40						0,707	0,783			0,895	1,27	1,93		3,00
60						0,677	0,742			0,839	1,14	1,63		2,34
					Гидроксид калия
10	0,794		0,759	0,736	0,757	0,890	1			1,41	2,42	4,24		7,37
20	0,792		0,756	0,733	0,755	0,884	1			1,39	2,33	3,98		6,73
40	0,783		0,747	0,722	0,740	0,858	1			1,30	2,09	3,40		5,50
60	0,772		0,733	0,704	0,713	0,811	1			1,177	1,81	2,82		4,37
80	0,759		0,718	0,683	0,680	0,755	1			1,043	1,53	1,82		3,42

Соотношение между активностью электролита а,его моляльностью m, средним коэффициентом активности зависит от типа валентности электролита и может быть выражено:

124

для HCl иHNO3 –

a

m2

(

	)	2

; для Н2SO4–

a 4m	3	(		)	3

Таблица 3

Активность воды в растворах электролитов

ан2о	Концентрация электролита, % (масс.), при температуре, °С
	tзам	0	25	50	75	100		tкип
			Серная кислота
0,98	4;о	4	4,0	4,2	4,5 I	4,8		—
0,95	9,6	9,6	9,6	9,6	10	10,2		—
0,90	14,4	15	16,6	16,6	17	17,6		—
0,85	17,8	20	21,8	22,0	22,5	23,3		—
0,80	21,4	23,5	25,6	26,0	27	28,2		—
0,75	24,6	26,5	28,3	29,5	31	32,0		—
0,70	28,2	30	31,6	32,5	34	35,6		—
0,65	—	—	34,2	35,3	37	38,6		—
0,60	—	—	37,0	38,2	40	41,4		—
0,55	—	—	39,6	41,0	42,5	44,0		44,2
0,50	—	—	42,4	43,8	45	46,5		47,2
0,45	—	—	44,8	46,4	47,5	49,0		49,7
0,40	—	—	47,2	48,5	50	51,7		52,4
0,35	—	—	49,7	51,2	52,5	54,2		55,4
0,30	—	—	52,5	53,8	55	56,5		58,1
0,25	—	—	55,2	56,5	58	59,0		60,7
0,20	—	—	58,0	59,3	60,5	61,6		—
0,15	—	—	60,8	62,2	63,5	64,8		—
0,10	—	—	64,2	66,2	67	68,5		—
0,05	—	—	70,0	71,2	72,5	73,7		—
			Соляная кислота
0,98	2,0	1,7	1,9	2,1	2,2	2,4		—
0,95	4,4	4,6	4,0	4,4	4,8	5,2		—
0,90	7,4	7,0	7,5	8,1	8,6	9,2		—
0,85	9,7	9,6	10,2	10,8	11,4	12,0		—
0,80	11,6	11,8	12,5	13,2	13,9	14,7		—
0,75	13,6	13,6	14,4	15,2	16,0	16,9		—
0,70	15,4	15,6	16,4	17,2	18,0	18,9		—
0,65	17,5	17,3	18,1	19,0	19,8	20,7		—
0,60	20	19,0	19,9	20,7	21,6	22,5		—
0,55	—	20,7	21,6	22,5	23,4	24,4		—
0,50	—	22,2	23,3	24,3	25,4	26,4		—
0,45	—	23,8	25,0	26,1	27,3	28,4		—
0,40	—	25,4	26,6	27,9	29,1	30,3		—
0,35	—	27,2	28,5	29,8	31,1	32,4		—
0,30	—	29,0	30,5	32,0	33,5	35,0		—
0,25	—	31,0	32,6	34,2	35,8	37,4		—
0,20	—	33,2	35,0	36,8	38,6	40,4		—

125

Продолжение таблици 3

	ан2о	Концентрация электролита, % (масс.), при температуре, °С
		tзам	0	25	50	75	100	tкип
				Гидроксид натрия
	0,98	2,51	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5	—
	0,95	5,7	5,7	5,8	5,8	5,8	5,9	5,9
	0,90	10,1	10,1	10,2	10,2	10,2	10,2	10,2
	0,85	13,4	13,4	13,5	13,6	13,7	13,8	13,8
	0,80	16,1	16,1	16,3	16,6	16,8	17,0	17,1
	0,75	19,0	19,1	19,2	19,3	19,6	20,0	20,4
	0,70	—	20,5	21,0	21,6	22,2	22,9	23,5
	0,65	—	22	23,0	24,0	25,0	26,0	26,4
	0,60	—	24	25,0	26,0	27,2	28,3	29,0
	0,55	—	25,5	26,7	28,0	29,2	30,5	31,6
	0,50	—	27	28,5	30,0	31,5	33,0	34,3
	0,45	—	28,5	30,1	31,8	33,5	35,2	36,9
	0,40	—	30	31,7	33,7	35,7	37,7	39,7
				Гидроксид калия
	0,98	3,1	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0	3,0
	0,95	7,1	7,1	7,1	7,1	7	7,0	6,8
	0,90	12,2	12,2	12,1	12	12	12,0	12,0
	0,85	15,5	16	16,2	16,1	16,1	16,1	16,1
	0,80	18,8	19	19,6	19,6	19,6	19,6	19,7
	0,75	21,7	22	22,4	22,4	22,4	22,5	23,0
	0,70	24,7	25	25,1	25,2	25,3	25,5	26,1
	0,65	27,6	27,5	27,5	27,6	27,8	28,0	29,2
	0,60	—	—	29,7	30,0	30,2	30,5	31,9
	0,55	—	—	31,8	32,1	32,4	32,8	34,5
	0,50	—	—	33,8	34,2	34,7	35,2	37,0
	0,45	—	—	35,9	36,5	37,1	37,8	39,6
	0,40	—	—	37,9	38,7	39,5	40,4	42,1
	0,35	—	—	40,0	41,0	42,0	43,1	44,8
	0,30	—	—	42,1	43,3	44,5	45,8 1	47,0
				Хлорид натрия
	0,98	3,4	3,4	3,4	3,4	3,4	3,4	3,4
	0,95	7,9	7,9	7,9	7,9	7,9	7,9	7,9
	0,90	14,2	14,2	14,2	14,3	14,4	14,4	14,4
	0,85	19,1	19,1	19,1	19,2	19,4	19,6	19,6
	0,80	23,1	23,1	23,1	23,3	23,6	23,9	23,9
	0,75	—	26,2	26,6	26,8	27,1	27,4	27,5
				Сульфат натрия
	0,98	—	5,8	6,6	6,9	7,5	8,1	—
	0,96	—	11,0	12,0	13,0	14,0	15,0	—
	0,95	—	13,0	14,3	15,6	17,0	18,5	—
	0,94	—	15,2	16,8	18,4	19,9	21,4	—

126

Продолжение таблици 3

	0,92	—	19,7	21,4	23,1	24,8	26,5	—
	ан2о	Концентрация электролита, % (масс.), при температуре, °С
		tзам	0	25	50	75	100	tкип
				Хлорид калия
	0,98	4,5	4,5	4,5	4,5	4,5	4,5	4,5
	0,95	10,7	10,7	10,7	10,7	10,7	10,8	10,8
	0,90	19,1	19,1	19,1	19,1	19,1	19,1	18,9
	0,85	—	25,4	25,4	25,4	25,4	25,4	25,4
	0,80	—	30,9	30,9	30,9	30,9	30,9	30,9
	0,75	—	35,8	35,8	35,9	35,9	35,9	35,9

В табл.4÷6 приводятся химические составы некоторых протекторных сплавов соответственно на магниевой, алюминиевой и цинковой основе.

								Таблица 4
	Марка	Легирующие элементы, %				Примеси предельные, %
	магниевого
		Al	Zn	Mn	Fe	Cu	Ni	Si	Ti
	сплава
	Мл16	7,5...9	2...3	0,15...0,5	0,03	0,15	0,01	0,2	-
	Mл4вч	5...7	2...3	0,15...0,5	0,003	0,004	0,001	0,05	-
	МП1	5...7	2 ..4	0,02...0,5	0,003	0,004	0,001	0,04	0,04

						Таблица 5
Марка						Примеси
алюминиевого	Легирующие элементы, %				предельные, %
сплава
	Zn	Mg	Sn	Zr	Fe	Cu		Si
АП2	0,4...0,8	-	-	-	0,1	0,01		0,1
АП3	4...6	-	-	0,001...0,1	0,1	0,01		0,1
АП4	4...6	0,5...1,0	0,05...0,1	-	0,1	0,01		0,1

127

							Таблица 6
Марка						Примеси
цинкового
		Легирующие элементы, %				предельные,
сплава
						%
	Al	Mg	Mn	Ti	Si	Fe	Cu	Pb
ЦП1	0,4...0,8	-	-	-	-	0,001	0,001	0,005
ЦП2	0,5...0,7	0,1...0,3	0,1...0,3	-	-	0,004	0,001	0,005
ЦП3	0,2...0,6	-	-	0,005....0,1	0,005....0,1	0,004	0,001	0,005

Таблица 7

Бактериологический и химический анализ водопроводной воды.

Показатель	Значение		Показатель	значение
Свободный остаточный	0,26		Свободный остаточный	<0,30
хлор, мг/дм3			хлор, мг/дм3
Суммарный остаточный	2,08		Хлориды, мг/дм3	3,07÷1,4
хлор, мг/дм3
Хлориды, мг/дм3	31,07		Запах 20°С, баллы	2
Запах 20°С, баллы	1		Запах 60°С, баллы	3(H2S)
Привкус, баллы	1		Цветность, градус	28±3
Цветность, градус	10		Мутность, мг/дм3	5,42±0,54
Мутность, мг/дм3	0,79		РН	7,70±0,44
РН	6,71		Общая жесткость, мг/дм3	5,30±0,07
Общая жесткость, мг/дм3	5,58		Окисляемость, КМnО4	0,98+0,49
			мг /дм3
Окисляемость, КМnО4	1,54		Железо, мг/дм3	0,64±0,12
мг /дм3
Железо, мг/дм3	0,46		Соли аммония, мг/дм3	0,11±0,01
Алюминий, мг/дм3	0,102		Сульфаты, мг/дм	10,6
Нитриты, мг/дм3	0,005		Сульфиды, мг/дм	0,2
Нитраты, мг/дм3	2,20		Анализ проведен ИЦ ЛХП ФГУП
Соли аммония, мг/дм3	0,15		ЦНИЛХИ".

128

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПОТЕНЦИОСТАТ «ЭЛИНС P–30S»

Перед началом работы необходимо соединить прибор кабелем с ПК, заземлить и подключить к сети переменного тока. Для включения прибора необходимо нажать красную кнопку на задней панели.

Для обеспечения максимальной помехозащищенности при проведении измерений исследуемый объект, например, электрохимическая ячейка, должен быть помещен в металлический экран. При этом рекомендуется соединить экран и заземляющий разъем потенциостата с внешним заземлением.

В данных приборах реализуются три основных способа подключения к исследуемому объекту (электрохимической ячейке): двух–, трех – и четырех электродная схемы (рис. 1).Во всех случаях токовыми электродами являются “Counter” (Вспомогательный электрод) и “Work” (Рабочий электрод), а соответствующими потенциальными – “Ref” и “Comp” – (Электрод сравнения рабочего электрода).

Рис. 1. Подключение электрохимической ячейки по двух– (а), трех – (б) и четырех электродной (в) схемам

Во всех случаях прибор стабилизирует величину сигнала электрода “Comp” относительно электрода “Ref” (касательно системы знаков напряжений; положительному напряжению (потенциалу) при этом соответствует положительный ток).

129

Блок «Вольтметр» измерение и регистрация потенциала электрода

Блок «Потенциостат» потенциостатическая поляризация системы

Блок «Гальваностат» наложение на систему постоянного тока

Блок «Развертка напряжения» задаются области поляризации системы, скорость развертки потенциала и направление поляризации

Блок управления разверткой напряжения и окончанием выполнения программы

Рис. 2. Диалоговое окно программы PS Pack управления потенциостатом «ЭЛИНС P-30S»

Запуск рабочей программы осуществляется двойным нажатием левой кнопки мыши на расположенную на рабочем столе иконку программы, (либо запуском файла PS Pack.exe) на рабочем столе появляется окно (рис. 2), в левом верхнем углу которого расположены два основных меню: «Файл» и «Установки».

Рабочее окно программы PS Pack (рис. 2) можно условно поделить на две части. На правой части представлены основные пять режимов работы прибора: «вольтметр», «потенциостат», «гальваностат», «развертка

130