Уравнение коррозии железа на влажном воздухе

Please wait.

We are checking your browser. gomolog.ru

Why do I have to complete a CAPTCHA?

Completing the CAPTCHA proves you are a human and gives you temporary access to the web property.

What can I do to prevent this in the future?

If you are on a personal connection, like at home, you can run an anti-virus scan on your device to make sure it is not infected with malware.

If you are at an office or shared network, you can ask the network administrator to run a scan across the network looking for misconfigured or infected devices.

Another way to prevent getting this page in the future is to use Privacy Pass. You may need to download version 2.0 now from the Chrome Web Store.

Cloudflare Ray ID: 6e0535777d1f7b23 • Your IP : 85.95.188.35 • Performance & security by Cloudflare

Уравнения анодного и катодного процессов коррозии металлов

Решение задач по хими на анодный и катодный процессы при коррозии металлов

Задание 293.
Две железные пластинки, частично покрытые одна оловом, другая медью, находятся во влажном воздухе. На какой из этих пластинок быстрее образуется ржавчина? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этих пластинок. Каков состав продуктов коррозии железа?
Решение:
При нахождении во влажном воздухе двух железных пластинок частично покрытых одна оловом, другая медью, быстрее всего образуется ржавчина на пластинке покрытой медью. Так как стандартный электродный потенциал меди (+0,34 В) значительно более электроположительнее, чем потенциал олова (-0,126 В), то, скорость коррозии железа при контакте с медью будет значительно больше, чем при контакте с оловом.
а) Коррозия железной пластинки частично покрытой оловом во влажном воздухе:

Анодный процесс: Fe 0 -2 = Fe 2+
Катодный процесс: 1/2O₂ + H₂O + 2 = 2OH —

б) Коррозия железной пластинки частично покрытой медью во влажном воздухе:

Анодный процесс: Fe 0 -2 = Fe 2+
Катодный процесс: 1/2O₂ + H₂O + 2 = 2OH —

Таким образом, коррозия на обеих пластинках протекает по единому механизму, потому что происходит разрушение железных пластинок. При этом ионы Fe 2+ с гидроксильной группой ОН — образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом атмосферной коррозии железа будет Fe(OH)₂ белого цвета. При контакте с кислородом воздуха Fe(OH)₂ быстро окисляется до метагидроксида железа FeO(OH), приобретая характерный для него бурый цвет:

Протекторная защита свинцового кабеля от коррозии

Задание 294
Какой металл целесообразней выбрать для протекторной защиты от коррозии свинцовой оболочки кабеля: цинк, магний или хром? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии. Каков состав продуктов коррозии?
Решение:
Для предотвращения коррозии свинцовой оболочки кабеля целесообразней выбрать для протекторной защиты металл, который является более активным, чем свинец. Из предложенных металлов (цинк, магний и хром) наиболее активным металлом является магний, поэтому целесообразней использовать для протекторной защиты свинцового кабеля именно магний. Объясняется это тем, что стандартный электродный потенциал магния (-2,36 В) наиболее электроотрицателен, чем потенциалы цинка (-0,763 В) и хрома (-0,913 В). При таком контакте возникает гальваническая пара Mg — Pb и коррозии подвергается протектор, а не сам свинцовый кабель. При этом протекают следующие электрохимические процессы:

Анодный процесс: Mg 0 — 2 = Mg 2+ ;
Катодный процесс: в нейтральной или щелочной среде: 1/2O₂ + H₂O + 2 = 2OH — ;

Таким образом, магний разрушается, окисляясь до ионов Mg 2+ , которые с гидроксильными ионами образуют нерастворимый гидроксид Mg(OH)₂.

Коррозия железа покрытого медью во влажном воздухе

Задание 295
Если опустить в разбавленную серную кислоту пластинку из чистого железа, то выделение на ней водорода идет медленно и со временем почти прекращается. Однако, если цинковой палочкой прикоснуться к железной пластинке, то на последней начинается бурное выделение водорода. Почему? Какой металл при этом растворяется? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов.
Решение:
При опускании в раствор разбавленной серной кислоты чистой железной пластинки идёт бурная реакция с выделением водорода, но через некоторое время скорость реакции заметно замедляется, потому что чистое железо окисляется кислородом, растворённым в воде, с образованием оксидной плёнки, которая, покрывая пластинку тонким слоем, пассивирует её. Однако, если цинковой палочкой прикоснуться к железной пластинке, то на последней начинается бурное выделение пузырьков водорода. Происходит это, потому что при контакте цинка с железом образуется гальваническая пара Zn — Fe анодом является цинк, а катодом – железо. Это объясняется тем, что стандартный электродный потенциал цинка (-0,763 В) значительно электроотрицательнее, чем потенциал железа (-0,44 В). Тогда будут происходить следующие электрохимические процессы коррозии:

Анодный процесс: Zn 0 -2 = Zn 2+
Катодный процесс: 2Н + + 2 = Н₂↑

Водород будет выделяться во внешнюю среду, а ионы цинка Zn 2+ с ионами кислотного остатка будут образовывать соль, т. е. цинк будет разрушаться с образованием ионов Zn 2+ . Происходит разрушение цинковой палочки.

Коррозия железа

Процесс коррозии железа чаще всего сводится к его окислению кислородом воздуха или кислотами, содержащимися в растворах, и превращению его в оксиды. Коррозия металлов (ржавление) вызывается окислительно-восстановительными реакциями, протекающими на границе металла и окружающей среды. В зависимости от механизма возникновения, различают такие виды коррозии железа, как: химическая, электрохимическая и электрическая.

Процесс химической коррозии железа

Окислительно-восстановительные реакции в данном случае проходят через переход электронов на окислитель. В процессе коррозии такого типа кислород воздуха взаимодействует с поверхностью железа. При этом образуется оксидная пленка, которая называется ржавчиной:

В отличие от плотно прилегающих оксидных пленок, которые образуются в процессе коррозии на щелочных металлах, алюминии, цинке, рыхлая оксидная пленка на железе свободно пропускает к поверхности металла кислород воздуха, а также другие газы и пары воды. Это способствует дальнейшей коррозии железа.

Процесс электрохимической коррозии

Этот вид коррозии проходит в среде, которая проводит электрический ток. Металл в грунте подвергается, преимущественно, электрохимической коррозии. Процесс коррозии такого типа – это результат химических реакций с участием компонентов окружающей среды. Также электрохимическая коррозия возникает в случае контакта металлов, находящихся в ряду напряжений на некотором расстоянии друг от друга, в результате чего возникает гальваническая пара катод-анод.

Атмосферный и грунтовый процесс коррозии выражается схемой:

В результате образуется ржавчина различной расцветки, что обусловлено тем, что образуются различные окислы железа. Какое именно вещество образуется в процессе коррозии железа, зависит от давления кислорода, влажности воздуха, температуры, длительности процесса, состава железного сплава, состояния поверхности изделия и т. д. Скорость разрушения разных металлов различна.

Процесс коррозии металла в растворах электролитов – это результат работы большого количества микроскопических гальванических элементов, у которых в качестве катода выступают примеси в металле, а в качестве анода – сам металл. В результате чего возникают микроскопические гальванические элементы.

Также атомы железа на разных участках имеют различную способность отдавать электроны (окисляться). Участки металла, на котором протекает этот процесс, выступают в роли анода. Остальные участки – катодные, на которых происходят процессы восстановления воды и кислорода:

Результат – из ионов железа (II) и гидроксид-ионов образуется гидроксид железа (II). Далее идет его окисление до гидроксида железа (III) – основного компонента ржавчины:

Для того чтобы гальванический элемент работал, необходимо наличие двух металлов различной химической активности и среды, которая проводит электрический ток, – электролита. При контакте железа и другого металла (например, цинка) коррозия железа замедляется, а более активного металла (цинка) – ускоряется. Это обусловлено тем, что поток электронов идет от более активного металла (анода) к менее активному металлу (катоду). Так, при контакте железа с менее активным металлом, коррозия железа ускоряется.

Процесс электрической коррозии

Такой вид разрушения металлических подземных конструкций, кабелей и сооружений могут вызывать блуждающие токи, исходящие от трамваев, метро, электрических железных дорог и различных электроустановок с постоянным током.

Ток с металлических конструкций выходит в грунт в виде положительных ионов металла – происходит электролиз металла. Участок выхода токов – это анодные зоны. Именно в них и протекают активные процессы электрической коррозии железа. Блуждающие токи могут достигать 300 А и действовать в радиусе нескольких десятков километров.

Блуждающими токами, исходящими от источников переменного тока, вызывается слабая коррозия подземных стальных конструкций, и сильная – конструкций из цветных металлов. Защита металлических конструкций от коррозии является очень важной задачей, так как она причиняет огромные убытки.