Электрохимическая коррозия. Коррозионные гальванические элементы. Пассивность металлов, страница 3

            При замыкании электродов на внешнее сопротивление можно обнаружить в цепи длительно протекающий электрический ток.

          Система из двух электродов, разделенные слоем электролита, способная служить источником  тока называется гальваническим элементом.

          Нас же будут интересовать микрогальванические элементы.

          Принципиальной разницы между микрогальваническим элементом и обычной гальванической парой нет. Микроэлемент отличается от  гальванической пары  малой величиной анодных и катодных площадей и тем, что электрический контакт между электродами осуществляется непосредственно.

          На поверхности металла, погруженного в раствор, находится множество

микропар и поэтому такого рода систему мы можем рассматривать как многоэлектродный гальванический элемент.

          Электрохимическая же коррозия – результат работы большого числа коррозионных гальванических элементов на поверхности металла, соприкасающейся с электролитом.

          При работе  гальванического элемента на поверхности электродов протекают химические реакции окисления и восстановления. Электрическая энергия гальванического элемента возникает за счет совершающихся в элементе химических реакций.

          Эту химическую теорию возникновения эдс впервые выдвинул Де Ла Ри в 1930 году (Швейцария).

                                Типы коррозионных элементов

           Все коррозионные элементы можно разделить на три группы.

           1.Элементы состоящие из двух разных металлов, погруженные в растворы различных электролитов.

            Примером коррозионного элемента данного типа может служить элемент

Даниэля – Якоби

                                - Zn   ZnSO₄   CuSO₄Cu +

           Если эти металлы (Zn, Cu) соединить металлическим проводником, то в

полученной цепи будет протекать электроток. При этом на аноде будет происходить

окисление Zn

Zn – 2eZn²⁺

            На аноде восстановлениеCu

Cu²⁺ + 2eCu

            Эдс такого элемента равна

                                    Е = (φ_Cu)_p – (φ_Zn)_p

            где     (φ_Cu)_{p =} φ_Cu⁰ + (RT/nF)_Cu²⁺  и      (φ_Zn)_{p =} φ_Zn⁰ +(RT/nF)_Zn²⁺

Тогда

                              Е = φ_Cu⁰ - φ_Zn⁰ +(RT nF)_Cu²⁺/a_Zn²⁺

           2. Элементы, образованные при погружении электродов одного и того же метал-ла в растворы различных элементов или в растворы одного и того же элемента, разли-чающиеся концентрацией, температурой, скоростью движения и другими факторами.

                                      Zn  ZnSO⁴    ZnSO⁴   Zn

                                         а)   e₁                 e₂

                                           б)   t₁            t₂

 а)  е₁ > е₂                    (φ_Zn¹)_p = φ_Zn⁰ + (RT/¹_Zn²⁺,           a¹_Zn²⁺ <  a²_Zn²

                                     (φ_Zn²)_p = φ_Zn⁰⁰ + (RT/²_Zn²⁺,        (V¹_Zn)_p < (V²_Zn)_p

                                     

                                         E = (RT/²_Zn²⁺/ а¹_Zn²⁺)        измеряется в милливольтах

                                                                                                  Е=0,029мВ

                                    a² _Zn²⁺=10a¹_Zn²⁺

 б) с увеличением температуры потенциал электрода становится более отрицательным. Если t1>t2, то Z_n¹ - анод, Z_n² – катод. ЭДС такогоe элемента измеряется сотыми и тысячными долями вольта.

          Возникновение таких цепей возможно в аппаратах, работающих с нагревом. Быстрее будет разрушаться более нагретый участок, так как он будет анодом.

 в) особенно важен в практических условиях концентрационный кислородный элемент (подробно будем рассматривать в разделе «особенности коррозии с О₂D.)

           3. Элементы, образующиеся при погружении двух разных металлов в раствор одного и того же элемента.

                    a)               Zn  NaCl   Fe

 a)     Zn       Zn²⁺+2e                    O₂ + 4e +H₂O        4OH

 б)     Fe       Fe²⁺+ 2e

          Эти типы элементов очень часто встречаются при эксплуатации различной химической аппаратуры.

          Возникновение коррозионных элементов происходит не только при контакте двух разнородных металлов, но и при воздействии элемента на один и тот же металл, различающийся на разных участках физической или химической неоднородностью. Распространёнными элементами такого типа являются элементы, возникающие при взаимодействии технического металла с электролитом.