Электрохимическая коррозия. Коррозионные гальванические элементы. Пассивность металлов

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ  КОРРОЗИЯ

  Электрохимическая коррозия Ме представляет собой самопроизвольное разрушение металлических материалов вследствие электрохимического взаимодействия их с окружающей электрохимически проводящей  средой.

          К электрохимической коррозии относятся коррозионные процессы, протекающие в водных растворах элементов, влажных газах, расплавленных солях и щелочах. Причем, процесс растворения Ме сопровождается появлением электротока.

          Основное отличие электрохимического механизма коррозии от чисто химического состоит в том, что общая реакция химического взаимодействия металла с реагентом при электрохимической коррозии разделяется на два самостоятельно протекающих процесса:

          - окислительный (растворение Ме на одном участке);

          - восстановительный (выделение катиона на другом)

                                                         mH₂O

                                   ne   -         Me               Meⁿ⁺ ⋅ m H₂O                К⁺

-

+

                                        ne            D              [Dnl ]          A

1.      Анодный процесс – переход металлических ионов в раствор с образованием гидратированных ионов металла и нескомпенсированных электронов на анодной поверхности

mH₂O  

                           neMeⁿ⁺ Meⁿ⁺⋅mH₂O +ne

2.    Катодный процесс- ассимиляция избыточных электродов ионами, атомами или  молекулами элемента (деполяризаторами), которые при этом восстанавливаются

                                                                  mH₂O

                       Fe в H₂SO₄            анод    FF²⁺⋅mH₂O +2e

                                                 катод   H⁺ + e          ½ H₂

mH₂O

CuHCL           анод    CuCu²⁺⋅mH₂O + 2e

                                                 катод   О₂ + 4e + 4H⁺ = 2Н₂О

      Наличие электронной проводимости у  металлов и ионной проводимости  у

элемента позволяет анодным и катодным процессам протекать раздельно на различных участках проводимости металлов.

        При химической коррозии разрушение металлической поверхности осуществляется без разделения на отдельные стадии. Продукты коррозии образуются на тех участках поверхности, где протекает ее разрушение.

        Однако следует учесть, что такое деление является несколько условным, так как

коррозия протекающая по одному механизму часто меняет его на другой. Деление коррозионных процессов на химические и электрохимические представляет ряд удобств при теоретическом и практическом рассмотрении процессов коррозии.

        Элекрохимическая коррозия возникает в результате работы множества короткозамкнутых гальванических элементов. Причины появления их на поверхности металла, погруженного в электролит мы выберем несколько позднее.

        Из курса физической химии вам известно, что если металл погрузить в

электролит, то между металлом и электролитом в результате их взаимодействия возникает разность электрохимических потенциалов названных электродным потенциалом.

        Появление электродного потенциала является результатом образования двойного электрического слоя на границе раздела фаз металл-электролит.

        Механизм возникновения и строения двойного электрического слоя вам известны из курса физической химии.

        Двойной электрический слой , образующийся на границе металл-электролит ,

определяет величину электродного потенциала потенциала данного металла. Вели-

чина потенциала металла зависит не только от характера двойного электрического слоя, но и от процессов установившихся на нем.

        Обратимый или равновесный потенциал устанавливается тогда когда в процессе обмена определяющего потенциал металла в электролите участвуют только ионы данного металла.

         Иными словами, когда металл находится в равновесии с собственными ионами

в электролите.

           MeMeⁿ⁺⋅ mH₂O

I_MeI_Me =  I_Mem = 0   При равном

                                                                                                                потенциале  коррозия равна 0

MeMeⁿ⁺⋅ mH₂O                    (V_Me)_равн = (V_Me)⁰_равн+RT/nF_Meⁿ⁺

I_MeCuв CuSO₄

  Равновесные металлы можно не только измерять, но и вычислять по уравнению  Нернета. 

           Если активная концентрация ионов металла в растворе равна единице, потенциал условно называют стандартным.

           Электродные потенциалы металлов, у которых в процессе обмена, определяющего потенциал, участвуют не только собственные, но и другие ионы и атомы, называются неравновесными или необратимыми.

           Анодный процесс в данном случае осуществляется в основном ионами металла, а катодный процесс другими ионами. Эти потенциалы не могут быть рассчитаны, так как не подчиняются уравнению Нернета. Они могут быть определены только опытным путем.