Коррозия металлов - (от латинского corrodere - грызть) процессы, происходящие в результате химического воздействия окружающей среды, в результате которых происходит разрушение металлов. Морская вода – отличный электролит. Именно из-за наличия в морской воде растворенных хлоридов (ионов-активаторов Cl-) она обладает депассивирующим действием, по отношении к металлической поверхности (разрушает и предотвращает появление пассивных пленок на поверхности металла). Что происходит, когда железная пластинка и пластинка железа скрепленная медной погружена в морскую воду? И в первом и во втором случае происходит электрохимическая коррозия. В ней происходит медленное растворение металлического материала с более низким окислительно-восстановительным потенциалом; второй электрод в паре, как правило, не коррозирует. Особо подвержены риску места соприкосновения металлов с различными потенциалами ЖЕЛЕЗНАЯ ПЛАСТИНКА: Важную роль в процессе коррозии играет неоднородность (на микроуровне) поверхности железа. На практике эта неоднородность может быть вызвана примесями (легирующие добавки), включениями (цементит Fe3C), границами зерен микрокристаллов железа, микротрещинами, различной степенью шероховатости поверхности и т. д. Из-за этого атомы железа на разных участках имеют различную отдавать электроны, т. е. окисляться, и в результате возникают гальванические элементы микроскопических размеров: Fe — 2e– = Fe2+ Участок железа, на котором протекает этот процесс, играет роль анода. Соседние участки металла, обладающие другими свойствами, выполняют роль катода. Электроны, отданные атомами железа, по металлу переходят на эти участки и вызывают процесс восстановления. На катоде одновременно протекают процессы восстановления воды и растворенных в воде молекул кислорода: H2O + 2e– = 2OH– + H2↑; O2 + 2H2O + 4e– = 4OH–. В конечном результате из ионов железа(II) и гидроксид-ионов образуется гидроксид железа(II), который далее окисляется до гидроксида железа(III) переменного состава, являющегося основным компонентом ржавчины. Упрощенно эти процессы можно выразить следующим образом: Fe2+ + 2OH– = Fe(OH)2;
Fe(OH)2 + O2 + H2O → Fe2O3 · xH2O. Что происходит, если медь Cu контактирует с железом Fe в среде электролита. Такая система представляет собой гальванический элемент, ЖЕЛЕЗО в ряду напряжений находятся правее чем медь (Cu - медь правее Fe - железа). А значит, как только оба металла попадают в электролит (проводник тока- морская вода), то сразу образуют гальваническую пару. Более активный металл (стоящий левее) заряжается положительно - железо - анод (+), а менее активный - медь становится катодом(-) заряжается отрицательно.
Железо отдает электроны меди и переходит в раствор в виде ионов. Ионы водорода движутся к меди, где разряжаются. Катод постепенно становится более отрицательным, в конце-концов становится равным потенциалу анода и коррозия замедляется.
1. Соотношение количеств веществ, участвующих в реакции
Коэффициенты в уравнении реакции показывают не только число молекул каждого вещества, но и соотношение количеств веществ, участвующих в реакции. Так, по уравнению реакции: 2H2 + O2 = 2H2O – можно утверждать, что для образования определенного количества воды (например, 2 моль) необходимо столько же моль простого вещества водорода (2 моль) и в два раза меньше моль простого вещества кислорода (1 моль). Приведем примеры подобных расчетов.
2. Задача 1
ЗАДАЧА 1. Определим количество вещества кислорода, образующегося в результате разложения 4 моль воды.
АЛГОРИТМ решения задачи:
1. Составить уравнение реакции
2. Составить пропорцию, определив количества веществ по уравнению реакции и по условию задачи (обозначить неизвестное количество вещества за х моль).
Коррозия металлов - (от латинского corrodere - грызть) процессы, происходящие в результате химического воздействия окружающей среды, в результате которых происходит разрушение металлов. Морская вода – отличный электролит. Именно из-за наличия в морской воде растворенных хлоридов (ионов-активаторов Cl-) она обладает депассивирующим действием, по отношении к металлической поверхности (разрушает и предотвращает появление пассивных пленок на поверхности металла). Что происходит, когда железная пластинка и пластинка железа скрепленная медной погружена в морскую воду? И в первом и во втором случае происходит электрохимическая коррозия. В ней происходит медленное растворение металлического материала с более низким окислительно-восстановительным потенциалом; второй электрод в паре, как правило, не коррозирует. Особо подвержены риску места соприкосновения металлов с различными потенциалами ЖЕЛЕЗНАЯ ПЛАСТИНКА: Важную роль в процессе коррозии играет неоднородность (на микроуровне) поверхности железа. На практике эта неоднородность может быть вызвана примесями (легирующие добавки), включениями (цементит Fe3C), границами зерен микрокристаллов железа, микротрещинами, различной степенью шероховатости поверхности и т. д. Из-за этого атомы железа на разных участках имеют различную отдавать электроны, т. е. окисляться, и в результате возникают гальванические элементы микроскопических размеров: Fe — 2e– = Fe2+ Участок железа, на котором протекает этот процесс, играет роль анода. Соседние участки металла, обладающие другими свойствами, выполняют роль катода. Электроны, отданные атомами железа, по металлу переходят на эти участки и вызывают процесс восстановления. На катоде одновременно протекают процессы восстановления воды и растворенных в воде молекул кислорода: H2O + 2e– = 2OH– + H2↑; O2 + 2H2O + 4e– = 4OH–. В конечном результате из ионов железа(II) и гидроксид-ионов образуется гидроксид железа(II), который далее окисляется до гидроксида железа(III) переменного состава, являющегося основным компонентом ржавчины. Упрощенно эти процессы можно выразить следующим образом: Fe2+ + 2OH– = Fe(OH)2;
Fe(OH)2 + O2 + H2O → Fe2O3 · xH2O. Что происходит, если медь Cu контактирует с железом Fe в среде электролита. Такая система представляет собой гальванический элемент, ЖЕЛЕЗО в ряду напряжений находятся правее чем медь (Cu - медь правее Fe - железа). А значит, как только оба металла попадают в электролит (проводник тока- морская вода), то сразу образуют гальваническую пару. Более активный металл (стоящий левее) заряжается положительно - железо - анод (+), а менее активный - медь становится катодом(-) заряжается отрицательно.
Железо отдает электроны меди и переходит в раствор в виде ионов. Ионы водорода движутся к меди, где разряжаются. Катод постепенно становится более отрицательным, в конце-концов становится равным потенциалу анода и коррозия замедляется.
Коэффициенты в уравнении реакции показывают не только число молекул каждого вещества, но и соотношение количеств веществ, участвующих в реакции. Так, по уравнению реакции: 2H2 + O2 = 2H2O – можно утверждать, что для образования определенного количества воды (например, 2 моль) необходимо столько же моль простого вещества водорода (2 моль) и в два раза меньше моль простого вещества кислорода (1 моль). Приведем примеры подобных расчетов.
2. Задача 1
ЗАДАЧА 1. Определим количество вещества кислорода, образующегося в результате разложения 4 моль воды.
АЛГОРИТМ решения задачи:
1. Составить уравнение реакции
2. Составить пропорцию, определив количества веществ по уравнению реакции и по условию задачи (обозначить неизвестное количество вещества за х моль).
3. Составить уравнение (из пропорции).
4. Решить уравнение, найти х