Суммарный процесс коррозии железа в среде с рн 7 5 описывается уравнением (4 видео)

Электрохимические процессы на электродах при коррозии металла

Содержание

Схема развития коррозии поверхности корпуса судна
Металлы, которые применяются дла катодного покрытия стали
Схема коррозии никелированного железа
Коррозия железа в кислой среде
Коррозия металлов и защита от коррозии
27 Контактирующие изделия изготовленные из двух различных металлов ( M1 и M2 ) находятся при 298К в аэрированном растворе с указанными значениями
Часть выполненной работы
💥 Видео

Видео:Коррозия металлов и меры по ее предупреждению. 8 класс.Скачать

Схема развития коррозии поверхности корпуса судна

Задача 139.
На окрашенной поверхности корпуса судна, имеющий дефекты в покрытии, коррозионный ток сосредоточен на поврежденных участках. Составьте схему развития коррозии, а так же рассчитайте потерю металла за месяц если сила коррозионого тока, с учетом зоны действия составила 0,05 А.
Решение:
Анодный процесс:

Fe 0 — 2 = Fe 2+

Катодный процесс в нейтральной среде:

1/2O₂ + H₂O + 2 = 2OH –

Так как ионы Fe 2+ с гидроксид-ионами OH – образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет Fe(OH)₂. Воздух окисляет его и образуется ржавчина, гидратированный оксид железа(III):

По формуле объединенного закона электролиза:

m = Э . I . t/F = М . I . t/n.F = K . I . t, где

Э – эквивалентная масса вещества (молярная масса эквивалента); F– постоянная Фарадея, равная 96500 Кл/моль или 96500 А.с/моль;. I – сила тока, А; t – время проведения электролиза, с; М – молярная масса вещества; n – число отданных или принятых электронов; К – электрохимический эквивалент вещества.
Рассчитаем потерю металла, получим:

m_потери(Fe) = (55,845 . 0,05 . 2592000)/(2 . 96500) = 7237512/193000 = 37,5 г.

Металлы, которые применяются дла катодного покрытия стали

Задача 140.
Какие металлы могут выполнять для стальных изделий роль катодных покрытий: Ni, Cr, Mn, Sn, Cu? Запишите схему коррозии никелированного железа и определите продукт коррозии во влажном воздухе?
Решение:
К катодным покрытиям относятся те металлы, у которых потенциал выше потенциала защищаемого металла. Анодными покрытиями являются металлы, у которых электродный потенциал в данных условиях более отрицателен, чем потенциал защищаемого металла.
По таблицам найдем стандартные электродные потенциалы: Fe (-0,441 В); Ni (-0,234 B), Cr (-0,74 B), Mn (-1,18 B), Sn (-0,141 B), Cu (+0,338 B).
Так как у никеля, олова и меди электродные потенциалы выше чем у железа, то эти металлы могут выполнять для стальных изделий роль катодных покрытий.

Схема коррозии никелированного железа

При покрытии железа никелем возникает коррозионная пара, в которой никель является катодом, а железо – анодом, так как железо имеет более отрицательный потенциал (-0,441 В), чем никель (0,234 В). При этом будут протекать следующие электрохимические процессы:

а) Во влажном воздухе:

Анодный процесс: Fe 0 -2 = Fe 2+
Катодный процесс: 1/2O₂ + H₂O + 2 = 2OH –
Так как ионы Fe 2+ с гидроксильной группой образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом атмосферной коррозии железа будет Fe(OH)₂. При контакте с кислородом воздуха Fe(OH)₂ быстро окисляется до метагидроксида железа FeO(OH), приобретая характерный для него бурый цвет:

б) В растворе кислоты:

Анодный процесс: Fe 0 -2 = Fe 2+
Катодный процесс: 2Н + + 2 = Н₂↑

Водород будет выделяться во внешнюю среду, а ионы железа Fe 2+ с кислотными ионами будут образовывать соль, т. е. железо будет разрушаться с образованием ионов железа Fe 2+ .

Таким образом, при покрытии железа никелем при повреждении или при образовании пор разрушается основной металл – железо. Это пример катодного покрытия металла.

Коррозия железа в кислой среде

Задача 141.
В раствор хлороводородной (соляной) кислоты опустили железную пластинку и железную пластинку, частично покрытую никелем. В каком случае процесс коррозии железа протекает интенсивно? Составьте схемы коррозионных гальванических элементов и напишите электронные уравнения электродных процессов. Рассчитайте ЭДС гальванических элементов.
Решение:
Стандартные электродные потенциалы железа и никеля равны соответственно -0,44 В, -0,24 В.

а) Коррозия железной пластинки в растворе соляной кислоты

Окисляться, т.е. подвергаться коррозии, будет железо. Железо имеет более электроотрицательный стандартный электродный потенциал (-0,44 В), чем водород (0,00 В), поэтому оно является анодом.
Электронные уравнения электродных процессов будут иметь вид:

Анод: Fе 0 – 2 = Fe 2+
Катод: 2Н + + 2 = Н₂↑

Fe 0 + 2H + = Fe 2+ + H₂↑

Так как ионы Fe 2+ с ионами Cl – образуют растворимую соль, придающую светло-бурую окраску раствора, то продуктом коррозии будет FeCl₂:

Fe 2+ + 2Cl¯ = FeCl₂ (ионная форма);
Fe + 2HCl = FeCl₂ + Н₂↑ (молекулярная форма).

Образуется хлорид железа и при этом выделяется газообразный водород. Происходит интенсивное разрушение железной пластинки.
Схема коррозионного гальванического элемента будет иметь вид:

или в ионном виде:

б) Коррозия никелированного железа в растворе соляной кислоты

Окисляться, т.е. подвергаться коррозии, будет железо. Железо имеет более электроотрицательный стандартный электродный потенциал (-0,44 В), чем никель (-0,24 В), поэтому оно является анодом, а никель — катодом.
Электронные уравнения электродных процессов будут иметь вид:

Анод: Fе 0 – 2 = Fe 2+
Катод: 2Н+ + 2 = Н₂↑

Fe 0 + 2H + = Fe 2+ + H₂↑

Так как ионы Fe 2+ с ионами Cl¯образуют растворимую соль, придающую светло-бурую окраску раствора, то продуктом коррозии будет FeCl₂:

Fe 2+ + 2Cl¯ = FeCl₂ (ионная форма);
Fe + 2HCl = FeCl₂ + Н₂↑ (молекулярная форма).

Образуется хлорид железа и при этом выделяется газообразный водород. Происходит интенсивное разрушение железной пластинки. Ni менее активный металл, чем Fe — катодное покрытие.
Схема коррозионного гальванического элемента:

При нарушении целостности катодного покрытия, между никелем и железом возникает гальваническая пара, и железо, являющееся более активным металлом, под воздействием гальванического тока начнет корродировать.

Выводы:
Разрушение (коррозия) железной пластинки, частично покрытой никелем будет протекать более интенсивно, чем обычной железной пластинки.

Видео:Роль кислорода в процессе коррозии железаСкачать

Коррозия металлов и защита от коррозии

4. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ И ЗАЩИТА

4.1. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ.

АНОДНЫЕ И КАТОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ

В природе всегда создаются условия для коррозии металлов и сплавов. Ущерб от коррозии выражается в виде безвозвратных потерь металла, а также в виде экономических потерь и выходе из строя металлических конструкций. Поэтому защита металлов и сплавов от влияния коррозии была и остается насущной проблемой промышленности. Этим обстоятельством продиктована необходимость данного курса.

Коррозией металлов и сплавов называется процесс самопроизвольного их разрушения под действием окружающей среды. Коррозионное взаимодействие может быть химическим, электрохимическим или биохимическим. Изменение энергии Гиббса при коррозии DGкор 7 серебро не подвергается коррозии. Однако при рН 8, т. е. в щелочной и слабощелочной среде, железо окисляется только кислородом, т. к. . Но при рН

Видео:Коррозия металла. Химия – ПростоСкачать

27 Контактирующие изделия изготовленные из двух различных металлов ( M1 и M2 ) находятся при 298К в аэрированном растворе с указанными значениями

Контактирующие изделия, изготовленные из двух различных металлов ( M1 и M2 ) находятся при 298К в аэрированном растворе с указанными значениями рН и активности ионов коррозирующего металла амz+. Напишите уравнения электродных процессов и суммарной реакции, происходящих при данном виде электрохимической коррозии. Рассчитайте ЭДС E коррозионного элемента и энергию Гиббса коррозионного процесса.
M1 –Ni M2- Ag рН =5,0 амz+= 25 *104 моль/л
Для начала сравним стандартные электродные потенциалы этих металлов:

Анодом будет металл, стандартный электродный потенциал которого наименьший ( более отрицательный)
Так как никель имеет меньший потенциал, он будет выполнять роль анода и будет растворяться

Рассмотрим коррозию в АЭРИРОВАННОЙ СРЕДЕ при рН = 5,0
На аноде будет происходить окисление металла
АНОД: Ni0 -2e => Ni2+ восстановитель, окисление
Так как у нас кислая среда аэрированного раствора ( обогащенного кислородом), на катоде будет происходить кислородная деполяризация
КАТОД: О20 + 4Н+ +4е 2Н2О окислитель, восстановление
Суммарная реакция: 2Ni0 + О20 + 4Н+ => 2Ni2+ + 2H2O

Основной характеристикой работы гальванического элемента является электродвижущая сила (ЭДС) – максимальная разность потенциалов между электродами, которая может быть получена при работе элемента.
E = Eкатод  Eанод, В
Потенциал металлического электрода Е зависит активности ионов Men+ в растворе. Связь Е устанавливается уравнением Нернста

Еанода = -0,09В
Так как у нас рН =5, рассчитаем Екатода при данных условиях ( аэрированная кислая среда)
Потенциал кислородного электрода описывается уравнением:

Екатода =0,935В
Е= 0,935 – (-0,09) = 1,025В

ЭДС гальванического элемента связана с изменением энергии Гиббса токообразующей реакции G уравнением:

где n – число электронов, участвующих в электродной реакции атома металла ;
F -постоянная Фарадея, равная 96500 Кл/моль.
И отсюда ∆G0298 = -EnF
∆G0298 = – 1,025 * 2* 96500 = – 197825 Дж/моль = – 197,825 кДж/моль

В результате атмосферной коррозии указанного металла за время t образовалось m грамм его гидроксида M(OH)n. Напишите уравнение электродных процессов и суммарной реакции данного вида коррозии. Вычислите массу прокорродировавшего металла, объем поглощенного при этом газа при н.у. и силу коррозионного тока.
Ti, m(Ti(OH)2) = 0,038г, t=4,5 мин
На аноде происходит окисление титана, на катоде- восстановление кислорода ( у нас атмосферная коррозия)
Анод(-) 2 процесс окисления
Катод(+) 1 процесс восстановления
.

Молекулярное уравнение:
Для вычислений массы m (для газов – объема V) веществ, образующихся(потраченных) на электродах в результате электролиза, необходимо воспользоваться законом Фарадея:
или (для газов):
где M- молярная масса, г/моль
Vm-молярный объем, равный 22.4 л/моль при н.у.
I -сила тока, А
z -число электронов в уравнении электродного процесса
t -время проведения электролиза, секунды
F -постоянная величина (число Фарадея),
равная 96500 Кл/моль
из этой формулы выведем, чему будет равна сила тока:
время переведем в секунды 4,5 минут *60 = 270 с
так как мы знаем массу образовавшегося гидроксида титана
и его молярную массу M(Ti(OH)2) = 48 + 2*16 + 2*1 = 82 г/моль

Рассчитаем количество затраченного кислорода:

Рассчитаем количество выделившегося металла титана:

Часть выполненной работы

Так как при разрушении целостности покрытия будет разрушаться сам металл, то покрытие железа медью будет катодным. Механизм защитного действия будет механический, так как при нарушении целостности покрытия медь не будет корродировать.
87

Определите вид (анодное, катодное) и механизм защитного действия (механический , электрохимический) металлического покрытия П на металлическом изделии М. Приведите уравнения электродных процессов влажной атмосферной коррозии (рН=7) изделия с данным покрытием и рассчитайте значение ЭДС коррозионного элемента при Е= 298К, если активность ионов корродирующего металла а
M – Fe , П – Cu , а= 10-5 моль/л

Для начала запишем стандартные электродные потенциалы металлов в нейтральной среде :

Е0Fe(OH)2 / Fe = -0,46 В Е0Cu(OH)2 / Cu = 0,19В
При электрохимической коррозии в гальванической паре анодом становится металл, обладающего меньшим значением электродного потенциала, а кат…