Химия \ Физическая и коллоидная химия

Основи електрохімії. Електроліз. Корозія. Основи електрохімії, страница 2

Процес відведення електронів з катодних ділянок – деполяризація.

Речовини , що беруть участь в цих процесах – деполяризатори.

Воднева деполяризація.

Спостерігається коли метал вкрит електролітом , що має кисле середовище . Відомо, що повітря , яке містить вуглекислий газ  та воду утворює слабку вугільну кислоту.

Тоді На аноді : Fe-2eà Fe2+                                На катоді: 2H+ + 2e à H2

Киснева деполяризація – спостерігається в нейтральному або лужному середовищі

На аноді : Fe-2eà Fe2+                                На катоді: Н2О + О2 +4е à 4ОН-

Іони металу , що утворилися на аноді  Fe2+ зв’язуються з ОН 

Fe2+ + 2ОН- à Fe (OH)2 а при подальшому окисленні :4 Fe(OH)2 + H2O +O2à 4Fe(OH)3

Причини виникнення гальванічних елементів на поверхні металу

  1. Метал містить домішки іншого металу. Якщо метал містить менш активний метал (в ряду напруг стоїть нижче), то він виступає катодом, а руйнується анод – основний метал конструкції Приклад основний метал – залізо , домішки – мідь.

Анод (Fe) Fe-2eà Fe2    Катод: (Сu): 2H+ + 2e à H2 (воднева деполяризація) або

Н2О + О2 +4е à 4ОН- (киснева деполяризація)

  1. Метал містить домішки інших речовин (вуглець , кремній, фосфор) – саме вони і будуть катодними ділянками на яких відбуваються процеси деполяризації
  2. Метал містить ділянки , які по різному оточуються електролітом.
  3. Метал містить ділянки які по різному оточуються киснем . Катодними ділянками будуть ділянки , які більш інтенсивно оточуються киснем.
  4. Нерівномірність обробки металу  (Ділянки , що оброблені більш рівномірно менш підлягають корозії і будуть катодними ділянками, а грубої обробки - анодними)

Види корозії.

  1. Корозія в розчинах електролітів (кислоти, луги).
  2. Атмосферна корозія – спостерігається часто відбувається за рахунок того, що волога повітря конденсується на поверхні  металу, і містить крім води різні  розчинені в ній сполуки : вуглекислий газ, кисень, сірководень, оксиди сірки, азоту тощо. В залежності від складу повітря може переважати кисле чи лужне середовище. В залежності від цього спостерігається воднева чи киснева деполяризація. Кінцевими продуктами атмосферної корозії є іржа:                4Fe + 3O2 + 2H2O à 2 Fe2O3 * H2O
  3. Корозія в грунті – визначається властивостями грунту . Найбільш агресивними є болотисті грунти. Як показали дослідження найбільша корозія спостерігається коли вологість = 20-25% . Якщо менша або більша – корозія зменшується . При збільшенні вологості грунтів до 30% зменшується вміст кисню в грунті і корозія гальмується
  4. Морська корозія – визначається наявністю в морській воді розчинів солей кислот основ – агресивних речовин, що спричиняють корозії.
  5. Біокорозія – руйнування металів під впливом продуктів життєдіяльності бактерій та інших організмів (виділяють  СО2, H2S).
  6. Корозія блукаючими струмами: виникає внаслідок роботи електричних споруд (трамвайні лінії, залізниця). При пошкодженні ізоляції відбувається віддік електронів в грунт. При зустрічі такого потоку з металевими конструкціями електрон входять в якусь ділянку труби , що називається катодом та вкінці кінців десь потік виходе – з металевої конструкції – ця ділянка- анод – місце руйнування металевої конструкції

Методи захисту від корозії

  1. Захисні покриття – ізоляція металу від агресивного середовища.

-  Металеві

А) анодні покриття – виготовлені з металу , що стоїть в ряду напруг раніше металу , який захищає. Оцинковане залізо . Цинк більш активний метал , але він має щільну оксидну плівку, що захищає його від подальшої корозії. При пошкодженні такого покриття відбувається процес

            На аноді (Zn) : Zn-2eà Zn2+

На катоді (Fe): Н2О + О2 +4е à 4ОН-

            Отже залізо не руйнується навіть при пошкодженні покриття.

            Б) Катодне покриття – виготовлене з металу , що стоїть в ряду напруг після металу , що захищає (тобто менш активний метал ніж метал основної конструкції). Н-д луджене залізо, нікельоване залізо . При пошкодженні такого покриття відбувається процес

            На аноді : Fe-2eà Fe2+

На катоді (Sn): Н2О + О2 +4е à 4ОН-

Таким чином основний метал руйнується, якщо пошкоджене покриття.

  1. Хімічні покриття. Поверхню металу підлягають обробки з метою одержання на ньому щільної захисної плівки стійкої проти корозії.

А) оксидування – утворення оксидної плівки (але не вкожного металу оксидна плівка щільна).

Б) фосфатування – обробка фосфорною кислотою для одержання фосфатної плівки металу , яка в більшості металів є щільною

В) азотування – насичення поверхні металу азотом , шляхом обробки металу аміаком при 500-600 С.

Г) термічна обробка – взаємодія металу з органічними сполуками при високій температурі

Д) введення компонентів що припиняють корозію , утворення різних сплавів (хром, нікель та ін)

3. Зміна корозійного середовища – введення інгібіторів корозії (додавання хроматів, нітритів силікатів – перешкоджають корозії ).

4. Деаерація води (видалення з води кисню – для парових котлів)

5. Електрохімічний захист- захищає споруду шляхом під єднання її до катоду постійного ел. Струму – катодний захист . Анодом роблять металевий лом, що руйнується.

6,  Протекторний захист – катодом є конструкція , яку захищають, а анодом – шматок більш активного металу , що приєднують до основної конструкції.

Скачать файл