|
Химическая коррозия металлов ⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 3 Химическая коррозия металлов — это результат протекания таких химических реакций, в которых после разрушения металлической связи, атомы металла и атомы, входящие в состав окислителей, образуют химическую связь. Электрический ток между отдельными участками поверхности металла в этом случае не возникает. Такой тип коррозии присущ средам, которые не способны проводить электрический ток – это газы, жидкие неэлектролиты. Химическая коррозия металлов бывает газовой и жидкостной.
Газовая коррозия металлов – это результат действия агрессивных газовых или паровых сред на металл при высоких температурах, при отсутствии конденсации влаги на поверхности металла. Это, например, кислород, диоксид серы, сероводород, пары воды, галогены. Такая коррозия в одних случаях может привести к полному разрушению металла (если металл активный), а в других случаях на его поверхности может образоваться защитная пленка (например, алюминий, хром, цирконий).
Жидкостная коррозия металлов – может протекать в таких неэлектролитах, как нефть, смазочные масла, керосин и др. Этот тип коррозии при наличии даже небольшого количества влаги, может легко приобрести электрохимический характер. Коррозия вызывается химической реакцией металла с веществами окружающей среды, протекающей на границе металла и среды. Чаще всего это окисление металла, например, кислородом воздуха или кислотами, содержащимися в растворах, с которыми контактирует металл. Особенно подвержены этому металлы, расположенные в ряду напряжений (ряду активности) левее водорода, в том числе железо. В результате коррозии железо ржавеет. Этот процесс очень сложен и включает несколько стадий. Его можно описать суммарным уравнением: 4Fe + 6H2O (влага) + 3O2 (воздух) = 4Fe(OH)3 Гидроксид железа(III) очень неустойчив, быстро теряет воду и превращается в оксид железа(III). Это соединение не защищает поверхность железа от дальнейшего окисления. В результате железный предмет может быть полностью разрушен. Многие металлы, в том числе и довольно активные (например, алюминий) при коррозии покрываются плотной, хорошо скрепленной с металлами оксидной пленкой, которая не позволяет окислителям проникнуть в более глубокие слои и потому предохраняет металл от коррозии. При удалении этой пленки металл начинает взаимодействовать с влагой и кислородом воздуха. Алюминий в обычных условиях устойчив к воздействию воздуха и воды, даже кипящей, однако если на поверхность алюминия нанести ртуть, то образующаяся амальгама разрушает оксидную пленку – выталкивает ее с поверхности, и металл быстро превращается в белые хлопья метагидроксида алюминия: 4Al + 2H2O + 3O2 = 4AlO(OH) Амальгамированный алюминий взаимодействует с водой с выделением водорода: 2Al + 4H2O = 2AlO(OH) + 3H2 Коррозии подвергаются и некоторые довольно мало активные металлы. Во влажном воздухе поверхность меди покрывается зеленоватым налетом (патиной) в результате образования смеси основных солей. Иногда при коррозии металлов происходит не окисление, а восстановление некоторых элементов, содержащихся в сплавах. Например, при высоких давлениях и температурах карбиды, содержащиеся в сталях, восстанавливаются водородом. Электролиз расплавов и растворов соединений металлов. Определение Электролиз – это физико-химический окислительно-восстановительный процесс, протекающий в растворах или расплавах электролитов под действием электрического тока, заключающийся в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ - продуктов вторичных реакций на электродах. Электролиз расплава I. Процессы, происходящие при электролизе расплавов электролитов В расплавах электролиты диссоциируют на ионы. Это термическая диссоциация электролитов. При пропускании электрического тока катионы восстанавливаются на катоде, так как принимают от него электроны. Анионы кислотного остатка и гидроксид-анионы окисляются на катоде, так как отдают ему свои электроны. Пример №1. Электролиз расплава хлорида натрия При термической диссоциации хлорида натрия образуются ионы натрия и хлора. Na Cl → Na+ + Cl− – на катоде выделяется натрий: 2 Na+ + 2 e− → 2 Na – на аноде выделяется хлор: 2 Cl− − 2 e− → Cl2 – суммарное ионное уравнение реакции (уравнение катодного процесса помножили на 2) 2 Na+ + 2 Cl− → 2 Na0 + Cl02 – суммарная реакция: 2 NaCl 2 Na + Cl2 Пример №2. Электролиз расплава гидроксида калия При диссоциации гидроксида калия образуются ионы калия и гидроксид ионы. КОН → К+ + ОН− – на катоде выделяется калий: К+ + 1 e− → К – на аноде выделяется кислород и вода: 4ОН− − 4 e− → О2 + 2Н2О – суммарное ионное уравнение реакции (уравнение катодного процесса помножили на 4) 4К+ + 4ОН− → 4 К0 + О2 + 2Н2О – суммарная реакция: 4КОН 4 К0 + О2 + 2Н2О Пример №3. Электролиз расплава сульфата натрия При диссоциации расплава сульфата натрия образуются ионы натрия и сульфат-ионы. Na2SO4 → 2Na+ + SО42− – на катоде выделяется натрий: Na+ + 1 e− → Na – на аноде выделяется кислород и оксид серы (VI): 2SО42− − 4 e− → 2SО3 +О2 – суммарное ионное уравнение реакции (уравнение катодного процесса помножили на 4) 4 Na+ + 2SО42− → 4 Na 0 + 2SО3 +О2 – суммарная реакция: 2 Na2SO4 4 Na 0 + 2SО3 +О2 Закономерности электролиза расплавов электролита 1. При электролизе расплавов щелочей и солей на катоде осаждается металл. 2. Анионы бескислородных кислот окисляются на аноде, давая соответствующее соединение, например, хлорид-анионы образуют хлор. 3. Анионы кислородсодержащих кислот образуют соответствующий оксид и кислород. Электролиз раствора II. Процессы, происходящие при электролизе растворов электролитов При электролизе растворов электролитов, кроме интересующих нас соединений есть еще и вода, которая также может подвергаться электролизу. Поэтому, исходя из строения соединения, электролиз может протекать либо с ионами соли, либо с водой. Процессы, происходящие на катоде 1. Катионы активных металлов, стоящие в ряду напряжений до алюминия, не разряжаются на катоде. См. рис. 2. В этом случае происходит только восстановление воды. Рис. 2 2Н2О+2 e− → Н2 + 2ОН− 2. Катионы металлов, расположенных в ряду напряжений от алюминия до водорода, разряжаются в той или иной степени одновременно с молекулами воды. При этом одновременно происходят следующие процессы: Men++ne- → Me 2Н2О+2 e− → Н2 + 2ОН− 3. При наличии в растворе катионов металлов, расположенных в ряду напряжений после водорода, на катоде, прежде всего, происходит восстановление катионов этих металлов. Men++ne- →Me Процессы, происходящие на аноде Различают два типа анодов: инертный и активный. Инертный анод – это анод, материал которого не окисляется в процессе электролиза (Pt). Активный анод – это анод, который окисляется в процессе электролиза. Например, графит. Электролиз с инертным анодом В анодном процессе могут принимать участие анионы некоторых бескислородных кислот Cl-,Br-,I-, S2-и гидроксид-ионы ОН -(разряжаются только эти анионы), например: 2Br- - 2е- →Br2; 4ОН− − 4 e− → О2 +2Н2О (в щелочной среде) Если в растворе присутствуют анионы F-,SO2-4, NO-3, PO43-, CO32- и некоторые другие, то окислению подвергается только вода: 2Н2О - 4 e− → О2 + 4Н+(в нейтральной и кислой среде) Электролиз с активным анодом В случае с активным анодом, число конкурирующих окислительных процессов увеличивается до трех: - Электрохимическое окисление материала анода - Окисление воды с выделением кислорода - Окисление анионов растворенного соединения Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем... ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между... Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам... Живите по правилу: МАЛО ЛИ ЧТО НА СВЕТЕ СУЩЕСТВУЕТ? Я неслучайно подчеркиваю, что место в голове ограничено, а информации вокруг много, и что ваше право... Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:
|