3. Коррозия металлов

Задание.

1. Определите термодинамическую возможность коррозии металла А с деполяризацией Б в среде с концентрацией ионов металла, равной В (табл.13), при заданном pH (Т=298 К).

2. Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на анодных и катодных участках.

При определении потенциалов водородного и кислородного электродов примите парциальные давления водорода и кислорода P_H2 = 510^-7 атм., P_O2= 0,21 атм.

Значения стандартных электродных потенциалов металлов приведены в ряду напряжений.

Таблица 13

Номер вар.	А	Б	В	pH
1	Свинец	Кислородная	0,001	7
2	Свинец	Водородная	0,1	0
3	Свинец	Водородная	0,01	7
4	Марганец	Кислородная	0,01	7
5	Алюминий	Водородная	0,001	7
6	Алюминий	Водородная	0,1	0
7	Никель	Кислородная	0,1	14
8	Никель	Кислородная	0,001	7
9	Никель	Водородная	0,1	0
10	Никель	Водородная	0,01	7
11	Железо	Кислородная	0,1	14
12	Железо	Кислородная	0,01	7
13	Железо	Водородная	0,1	0
14	Железо	Водородная	0,01	7
15	Медь	Кислородная	0,001	7
16	Медь	Кислородная	0,01	14
17	Медь	Водородная	0,0001	0
18	Медь	Водородная	0,01	7
19	Олово	Кислородная	0,01	14
20	Олово	Кислородная	0,01	7
21	Олово	Водородная	0,001	0
22	Марганец	Водородная	0,01	7
23	Олово	Водородная	0,1	7
24	Цинк	Кислородная	0,001	7
25	Цинк	Водородная	0,01	0
26	Цинк	Водородная	0,1	7
27	Марганец	Кислородная	0,01	14
28	Марганец	Водородная	0,1	0
29	Цинк	Кислородная	0,1	14
30	Свинец	Кислородная	0,1	14

Пример 1. Определите термодинамическую возможность коррозии хрома с кислородной деполяризацией в щелочном растворе (pH 14) с концентрацией ионов Cr³⁺, равной 0,001 моль/л.

Решение. Коррозия как самопроизвольный процесс протекает, если энергия Гиббса реакции имеет отрицательное значение (G<0).

G = -nFЭДС,

где n – число электронов, участвующих в процессе,

F – постоянная Фарадея (96500 Кл).

Для расчета ЭДС рассчитаем потенциал окислителя () и восстановителя (). Определим потенциал кислородного электрода при 298 К согласно уравнению:

=1,23+0,0147lgP₀₂ – 0.059 pH=1.23+0.0147lg 0,21-0,05914=0,391 В.

Рассчитаем потенциал металла в указанной среде:

=

ЭДС=-=0,.391-(-0,799) =1.19B.

ЭДС>0, следовательно, G<0. Коррозия возможна и описывается следующими уравнениями процессов, протекающих на анодных и катодных участках:

Анод Cr – 3e = Cr³⁺.

Катод O₂+2H₂O+4e = 4OH^-.

Пример 2. Определите термодинамическую возможность коррозии кадмия с водородной деполяризацией в кислом растворе (pH = 0) с концентрацией ионов Cd²⁺, равной 0,01 моль/л.

Решение. Для определения возможности процесса коррозии рассчитаем потенциалы окислителя и восстановителя. Потенциал водородного электрода при 298 К описывается уравнением:

Учитывая, что =510^-7 атм., рассчитаем потенциал окислителя:

=-0,0590-0,0295lg510^-7=0,186 В.

Рассчитаем потенциал восстановителя:

ЭДС =-=0,186-(-0,459)=0,645 В.

ЭДС>0, следовательно, G<0.

Коррозия возможна и выражается следующими уравнениями процессов на анодном и катодном участках:

Анод Cd - 2e = Cd²⁺

Катод 2H⁺+2e = H₂.

Справочные данные