Лабораторные работы по "Неорганической химии"

Основные понятия:

Коррозией называют самопроизвольное разрушение металлов и сплавов под действием окружающей среды. Среда, в которой происходит разрушение, называется коррозийной. Химические соединения, образующиеся в результате коррозии, называют продуктами коррозии.

Так как самопроизвольно  протекающий процесс коррозии сопровождается выделением энергии, он приводит к росту  энтропии системы. Следовательно, коррозия – необратимый процесс. Причиной коррозии является термодинамическая  неустойчивость металла в окружающей среде. В природе металлы находятся в окисленном состоянии. Получение металлов происходит с затратой энергии. Энергия, затраченная на получение металлов, накапливается в них в виде свободной энергии Гиббса и делает их химически активными. При коррозии энергия Гиббса высвобождается, т. е. процесс окисления металлов характеризуется уменьшением ΔG.

По механизму взаимодействия металла со средой различают следующие  виды коррозии:

Химическая коррозия – разрушение металлов в результате действия на них окислителей (без участия электролитов).

Электрохимическая коррозия – разрушение металлов в результате действия микрогальванопар в среде электролита. При контакте двух металлов с разными потенциалами, а также в металлах с примесями, возникают среди электролита гальванопары, в которых анодные участки (металл с более отрицательным потенциалом) окисляются – разрушаются, а на катодных участках происходит восстановление Н₂ или О₂.

Восстановление Н₂ или О₂ на катодном участке возможно по следующим четырем реакциям:

Среда  нейтральная или  щелочная:

1) О₂ + 2Н₂О + 4е = 4ОН^-          2) 2Н₂О + 2е  = Н₂ + 2ОН^-

Среда кислая:

3) О₂ + 4Н⁺ + 4е = 2Н₂О            4) 2Н⁺ + 2е = Н₂

 Для определения катодного  процесса необходимо  φ_Ме анодного участка сравнить с φ_Н2 и φ_О2:

Если φ_А<φ_Н2 на катоде восстанавливается водород по уравнению 2 или 4.

Если φ_А>φ_Н2, φ_А<φ_О2 на катоде восстанавливается кислород по уравнению 1 или3.

Атмосферная коррозия – протекает в результате различного доступа О2 к поверхности металла. Металлическая поверхность в ненастную погоду под действием капель дождя и О2 воздуха, проникающего к поверхности металла, подвергается коррозии.

Электрокоррозия – частный случай электрохимической коррозии, но причиной служат блуждающие токи.

Факторы, влияющие на электрокоррозию:

1. рН среды
2. состояние поверхности металла
3. соотношение количества О₂ и Н₂О
4. температура (через ΔG)
5. наличие постоянных ионов, которые могут либо активировать, либо замедлить коррозию

Способы защиты металла от коррозии:

1. Нанесение на поверхность металла защитного покрытия
2. Изменение структуры поверхности металла (оксидирование, фосфатирование)
3. Электрозащита
4. Протекторная защита
5. Ингибиторы