КОРРОЗИЯ

Коррозию можно рассматривать как проявление самопроизвольной способности металлов возвращаться в окисленные формы. Коррозия представляет собой окислительно-восстановительный процесс. Главными факторами, вызывающими коррозию, являются:

влияние атмосферного воздуха; погружение в воду или в водные растворы; воздействие подпочвенной влаги; воздействие агрессивных газов; погружение в агрессивные химические среды.

Наиболее существенный из этих факторов — влияние атмосферного воздуха. Склонность металлов к коррозии во многом определяется влажностью атмосферного воздуха и особенно его загрязненностью.

Наиболее известным примером коррозии является ржавление. Если железо приходит в соприкосновение с кислотами, кислородом или другими веществами, находящимися в окружающей среде, на его поверхности осуществляются электрохимические реакции. Поскольку в электрохимическом ряду напряжений железо расположено выше, чем водород и кислород, оно способно выступать в роли восстановителя и при этом само окисляется, т. е. подвергается реакции

Ионы постепенно превращаются в оксиды железа и осаждаются на его поверхности в виде чешуек ржавчины, состав которой определяется формулой . Этот гидратированный оксид действует на процесс коррозии как автокатализатор (см. разд. 9.5).

Процессы восстановления, протекающие при ржавлении железа, включают такие реакции:

Для предотвращения коррозии используются разнообразные методы. Например, нанесение на поверхность металла покрытия из краски или олова препятствует воздействию атмосферной влаги и кислорода. Однако нарушение целостности такого покрытия, например, растрескивание, приводит к появлению коррозии. Поврежденное оловянное покрытие не защищает железо от коррозии, потому что железо находится в ряду напряжений выше, чем олово, и, следовательно, окисляется легче. Железо и олово действуют как пара электродов, причем железо играет роль анода, а олово - роль катода.

Предотвратить коррозию железа можно нанесением на него цинкового покрытия. Железо, покрытое цинком, называется оцинкованным. В этом случае цинк, расположенный в ряду напряжений выше железа, играет роль анода, а железо - роль катода. Следовательно, окисление цинка происходит легче и предотвращает окисление железа:

Однако цинк не используют для изготовления консервных банок, потому что он

Рис. 10.25. Механизмы коррозии и катодной защиты.

расположен в ряду напряжений выше олова. Поэтому цинк легче подвергается воздействию кислот, содержащихся, например, во фруктовых соках.

Использование цинка для защиты железа от коррозии представляет собой один из примеров применения метода катодной защиты (рис. 10.25). Одним из средств, используемых в методе катодной защиты, является также протекторный (защитный) анод. Этот способ успешно применяется для защиты от коррозии стальных трубопроводов, проложенных в морской воде. К такому трубопроводу прикрепляют на определенном расстоянии друг от друга магниевые аноды. Поскольку магний расположен в ряду напряжений выше железа, он окисляется легче и предохраняет железо от окисления.

Алюминий обладает большой устойчивостью к коррозии, несмотря на то, что находится довольно высоко в ряду напряжений; такая устойчивость объясняется образованием на поверхности алюминия его оксида плотно прилегающего к поверхности и не образующего рыхлых чешуек. Защитная пленка оксида надежно предохраняет алюминий от коррозии.

Итак, повторим еще раз!

1. (Электрохимический) ряд напряжений может использоваться:

а) для прогнозирования осуществимости реакций замещения (вытеснения),

б) для предсказания последовательности разряда различных ионов в процессе электролиза.

2. Ряд напряжений металлов - это перечень металлов, составленный в порядке возрастания их стандартных электродных потенциалов. Этот ряд приближенно соответствует ряду относительной реакционной способности металлов.

3. Уравнение Нернста определяет зависимость электродного потенциала от концентрации ионов в электролите:

4. Водородный показатель саязан с электродным потенциалом водородного электрода уравнением

5. Потенциометрическое титрование может использоваться для проведения окислительно-восстановительного титрования, осадительного титрования и кислотно-основного титрования. Во всех этих случаях используется какой-либо электрод сравнения и детектирующий электрод.

6. Для определения стандартной свободной энергии окислительно-восстано-вительных реакций можно воспользоваться экспериментально измеряемыми стандартными электродными потенциалами и соотношением

7. В первичном химическом источнике тока невозможно осуществить регенерацию (обновление) реагентов.

8. Вторичные химические источники тока можно перезаряжать.

9. Извлечение металлов из их руд включает следующие три процесса: а) концентрирование, б) восстановление, в) рафинирование (очистка).

10. Коррозия - это проявление способности металлов самопроизвольно возвращаться в свои окисленные формы.

11. Для предотвращения коррозии металлов используются главным образом два метода - нанесение покрытия на поверхность и катодная защита.