5. Протекторная защита.

5.1. Ход и данные опыта.

Для изучения коррозионной устойчивости свинца в химический стакан налили 10 мл 0,2 н раствора СН₃СООН, добавили несколько капель раствора KI (индикатора на ионы Pb²⁺) и опустили гранулу свинца. Раствор начал окрашиваться в желтый цвет.

В другой химический стакан поместили гранулы свинца и цинка так, чтобы они имели хороший контакт. При добавлении раствора СН₃СООН и раствора KI желтого окрашивания не наблюдается.

5.2. Расчет, наблюдение и анализ данных.

Окрашивание раствора в желтый цвет объясняется появлением в растворе ионов Pb²⁺ (Pb²⁺ + 2I^- = PbI₂), что свидетельствует о коррозии свинца.

Схема микрогальванопар коррозии

(-) Pb | CH₃COOH, KI, H₂O, O₂, pH<7| Pb + примеси (+)

A: Pb – 2e = Pb²⁺

K: O₂ + 4H⁺ + 4e = 2H₂O

2Pb + O₂ + 4H⁺ = 2H₂O

Коррозия свинца протекает с кислородной деполяризацией.

Во втором случае желтое окрашивание не появляется, т.к. образуется микрогальванический элемент, где Zn – анод, Pb – катод. Идет коррозия цинка.

Схема микрогальванического элемента

(-) Zn | CH₃COOH, KI, H₂O, O₂, pH<7| Pb (+)

A: Zn – 2e = Zn²⁺

K: O₂ + 4H⁺ + 4e = 2H₂O

2Zn + O₂ + 4H⁺ = 2Zn²⁺ + 2H₂O

Цинк в данном случае является протектором, т.к. имеет более низкий потенциал, чем у свинца.

5.3. Вывод: протекторная защита является надежной. Потенциал протектора всегда должен быть ниже, чем у защищаемого металла.

6. Катодная защита (электрозащита).

6.1. Ход и данные опыта.

В химический стакан налили 30 мл 3 %-ного раствора NaCl и добавили несколько капель индикатора на ионы Fe²⁺– K₃[Fe(CN)₆], опустили стальную пластинку. Через некоторое время на отдельных участках пластинки появилось синее окрашивание, что свидетельствует о коррозии железа. В образующихся микрогальванических элементах анодом являются участки чистого железа, а катодом – участки с примесями.

Для проведения катодной защиты в химический стакан налили до 2/3 объема 3 %-ного раствора NaCl с добавлением K₃[Fe(CN)₆]. Не опуская в стакан с электролитом, подсоединили графитовый электрод к положительному полюсу источника постоянного тока, стальной – к отрицательному. Опустили электроды в раствор, пропустили ток напряжением 10 В в течение 2 мин. На обоих электродах выделился газ.

6.2. Расчет, наблюдение и анализ данных.

Схема микрогальванического элемента

(-) Fe | NaCl, H₂O, pH=7, O₂, K₃[Fe(CN)₆] | Fe + примеси (+)

A: Fe – 2e = Fe²⁺

K: O₂ + 2H₂O + 4e = 4OH^-

2Fe + O₂ + 2H₂O = 2Fe²⁺ + 4OH^-

Коррозия протекает с кислородной деполяризацией.

Схема катодной защиты элемента

Fe | NaCl, H₂O | C

K (-) A (+)

Na⁺ 2H₂O + 2e = 2H₂ + 2OH^- Cl^- 2Cl^- - 2e = Cl₂

H₂O H₂O

На стальной пластинке выделился водород, на графитовом электроде - хлор.

6.3. Вывод: катодная защита является надежной, т.К. Металл, находясь непосредственно в электролите, не корродирует.

Контрольные вопросы

1. С_Fe2+ = 0,01 моль/л , pH=5, свободный доступ O₂.

ф_Fe|Fe2+ = ф⁰_Fe|Fe2+ + (0,059/n)lgC_Fe2+ = -0,44 + (0,059/2)(-2) = -0,499 B

E = 1,23 – 0,059pH - ф_Fe|Fe2+ = 1,23 – 0,059∙5 + 0,499 = 1,434 B – коррозия возможна.

∆G = -nFE < 0, т.к. E>0 – коррозия возможна.

2. а) pH = 7; б)pH = 2

ф⁰_Zn|Zn2+ = -0,76 B – анод.

ф⁰_Ni|Ni2+ = -0,25 B – катод.

a) (-) Zn | pH = 7, H₂O, O­₂ | Ni (+)

A: Zn – 2e = Zn²⁺

K: O₂ + 2H₂O + 4e = 4OH^-

E₁ = ф_к – ф_а = 1,23 – 0,059pH + 0,76 = 1,577 B

б) (-) Zn | pH = 2, H₂O, H⁺ | Ni (+)

А: Zn – 2e = Zn²⁺

K: 2H⁺ + 2e = H₂

E₂ = ф_к – ф_а = -0,059pH +0,76 = 0,642 B

Т.к. E₁ > E₂ , то с большей скоростью коррозия протекает в первом случае.

3. pH = 0, m(Me) -?, V(H₂) - ?

Оловянное покрытие на медном изделии будет анодным.

(-) Sn | pH=0, H⁺| Cu (+)

A: Sn -2e = Sn²⁺

K: 2H⁺ + 2e = H₂

m(Sn) = (A(Sn)∙I∙t)/(n∙F) = (1,2∙24∙60∙60∙119)/(2∙96500) = 63,9 г

V(H₂) = (V_э/F)∙I∙t = 11,2∙1,2∙24∙60∙60/96500 = 12 л