Презентация на тему Электрохимическая коррозия лекция №2

их электрохимического взаимодействия с окружающей, электролитически проводящей средой.


анодный

процесс - ионизация атомов металла с образованием гидратированных ионов металла в растворе электролита и свободных электронов на анодных участках в металле
(ne-)a ne-Men+ mH20 Men+*mH20;
процесс переноса электронов в металле от зон анодной реакции и участками, на которых термодинамически и кинетически возможен катодных процесс (процесс перетока электронов в металле от анодных к катодным участкам и соответствующего перемещения ионов в электролите)
(ne-)a (ne-)k ;
процесс подвода окислителя-деполяризатора к катодным зонам

катодный процесс - присоединения (ассимиляции) электронов какими - либо молекулами или ионами раствора (деполяризаторами), способными восстанавливаться на катодных участках:
D + ne- = [Dne-].

активности металлов: чем они дальше расположены друг от друга,

тем быстрее происходит коррозия.

Чистота металла: примеси ускоряют коррозию.

Неровности поверхности металла, трещины.

Грунтовые воды, морская вода, среда электролита.

Повышение температуры.

Действие микроорганизмов (грибы, бактерии и лишайники воздействуют на металл с высокой коррозионной стойкостью).

фазы в другую (поверхностная ионизация). Примером может служить диссоциация

поверхностных функциональных групп, принадлежащих одной из фаз (как правило, твердой). Для определения знака заряда поверхности используется правило Фаянса — Пескова — Панета (на поверхности твердого вещества преимущественно адсорбируются ионы, которые могут достраивать кристаллическую решетку, то есть входят в ее состав, изоморфны или образуют труднорастворимое соединение с ионами, составляющими кристаллическую решетку).

Преимущественная адсорбция в межфазном слое ионов одного знака.


Ориентирование полярных молекул в поверхностном слое. По этому механизму ДЭС образуется в случае, если вещества, составляющие фазы системы не могут обмениваться зарядами. Для определения знака заряда поверхности используют правило Кёна (Правило Кёна: из двух соприкасающихся фаз положительно заряжается та, которая имеет большую диэлектрическую проницаемость).

МЕДИ

ионы меди в концентрации С возможны три случая:

1. С

< Сo. Поскольку концентрация ионов меди в поверхностном слое меньше равновесной, начнется переход ионов из электрода в раствор; электрод заряжается отрицательно, в поверхностном слое раствора катионов будет больше, чем анионов.

2. С > Сo. Поскольку концентрация ионов меди в поверхностном слое больше равновесной, начнется переход ионов из раствора в электрод; на электроде возникает положительный заряд и в поверхностном слое преобладают анионы SО42-

3. С = Сo. Поскольку концентрация ионов меди в поверхностном слое равна равновесной (такие растворы называют нулевыми), заряд на электроде не возникает, двойной электрический слой не образуется.

Чепмену
СТРОЕНИЕ ДВОЙНОГО ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО СЛОЯ

установивший тепловую природу броуновского движения, указал, что принятое в

модели Гельмгольца строго фиксированное расположение ионов в двойном слое в реальности невозможно, так как, кроме электростатических, на ионы действуют силы, обусловленные тепловым движением молекул.

ОБРАЗОВАНИЕ ДИФФУЗНОГО СЛОЯ

элемент состоит из двух соединенных полуэлементов, в которых растворы

разделены мембраной или управляющим мостиком, пропускающим электричество и предотвращающим смешивание растворов.

ВОДОРО́ДНЫЙ ЭЛЕКТРО́Д — электрод, использующийся в качестве электрода сравнения при различных электрохимических измерениях и в гальванических элементах.

Водородный электрод, платиновая пластинка, электролитически покрытая платиновой чернью, погружённая в раствор кислоты с определённой концентрацией ионов водорода Н+ и омываемая током газообразного водорода.

ГАЛЬВАНИЧЕСКИЙ ЭЛЕМЕНТ — химический источник тока, в котором электрическая энергия вырабатывается в результате прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительной реакцией.

В состав гальванического элемента входят два разнородных электрода (один - содержащий окислитель, другой - восстановитель), контактирующие с электролитом.

Подводимый газообразный водород.
3 - Раствор кислоты (обычно HCl), в

котором концентрация H+ = 1 моль/л.
4 - Водяной затвор, препятствующий попаданию кислорода воздуха.
5 - Электролитический мост (состоящий из концентрированного р-ра KCl), позволяющий присоединить вторую половину гальванического элемента.

электродных
потенциалов:
Е =φ 1 - φ2
Величина электродного

потенциала металлического электрода зависит
от температуры и активности (концентрации) иона металла в растворе, в
который опущен электрод; математически эта зависимость
выражается уравнением Нернста :



F – постоянная Фарадея
z – заряд иона
ε° – стандартный электродный потенциал, равный потенциалу
электрода при активности иона металла, равной 1 моль/л.

РАБОТЫ
анод(-) Cu|Zn| ZnSO4 ║ CuSO4| Cu катод(+)

2е- ––> Сuo
Суммарное уравнение: Сu2+ + Zno ––> Сuo

+ Zn2+

Работа, которую может совершить электрический ток, вырабатываемый гальваническим элементом, определяется разностью электрических потенциалов между электродами (называемой обычно просто разностью потенциалов) ΔΦ и количеством прошедшего по цепи электричества q:

dA=∆Φ•dq

от раствора к металлу, то для электродвижущей силы ЭДС

данного гальванического элемента можно написать равенство:

Е = φCu - φZn + φк

а для гальванического элемента, содержащего металлы 1 и 2:

Е = φ1 - φ2 + φ12



φCu - абсолютный электродный потенциал меди
φZn - абсолютный электродный потенциал цинка
Φк - контактный потенциал в месте соприкосновения меди и
цинка
φ1 - абсолютный электродный потенциал 1-го металла
φ2 - абсолютный электродный потенциал 2-го металла
φ12 - контактный потенциал в месте соприкосновения металлов

условиях, можно рассчитать по уравнению Нернста:

φ - электродный потенциал

окислительно-восстановительного электрода, В;
φ° - стандартный электродный потенциал этого электрода, В;
R - универсальная газовая постоянная, равная 8,314 Дж/моль· К
T - температура, K;
n - число электронов в уравнении электродной реакции;
F - число Фарадея, равное 96500 Кл/моль ;
a ок., a восст. - активности окисленной формы восстановителя (Меn+) и восстановленной формы окислителя (Ме) в электродной реакции.

R, F и введя множитель 2,3 (переход к десятичным

логарифмам), получим:

Уравнение Нернста для металлического электрода имеет вид:

Для разбавленных растворов, в которых активности мало отличаются от концентрации (a ≈ С):

в качестве левого электрода стандартный водородный электрод, а в

качестве правого электрода - измеряемый электрод, в условиях, когда активности всех участников окислительно-восстановительной реакции равны единице, а внешнее давление составляет 1 атм.

Из ряда напряжений вытекает, что каждый металл будет вытеснять все следующие за ним металлы из водного раствора их солей. Например,

Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu

Металлы, находящиеся в ряду напряжений до водорода, вытесняют его из растворов кислот, металлы, расположенные после - не вытесняют.

левого электрода стандартный водородный электрод, а в качестве правого

электрода - измеряемый электрод

электроды
газовые электроды и т.д.

содержащий ионы этого металла Меz+/Me0, например Cu2+/Cu0
или неметалла, погруженного

в раствор, содержащий его же ионы Аz- /A0, например Se2-/Se0

металл покрыт слоем труднорастворимой соли этого металла (или оксидом),

а раствор содержит анионы этой соли
Аz- /МеА, Ме, например Cl-/AgCl, Ag

1 – корпус
2 - асбестовая нить
3 - раствор хлорида
калия
4 - отверстие для
залива раствора
хлорида калия
5 - резиновая пробка
6 - серебряная
проволока
7 - хлорид серебра
8 - асбестовый
фитиль

+ 2Н+ + 2 е- = С6Н4О2(ОН)2

Этот электрод пригоден

для работы только в кислых средах и используется для определения рН среды.