Уравнение суммарной реакции коррозии алюминия

Электрохимические процессы при коррзии углеродистой стали и алитированного железа

Коррозия углеродистой стали и полированного алюминия

Задача 143.
Составьте уравнения процессов, протекающих в каждом из случаев, и схему коррозионного элемента для случая электрохимической коррозии. Укажите тип коррозионного разрушения.
а) Полированная алюминиевая пластина в сухом воздухе при Т=398 К;
б) Пластина из углеродистой стали в растворе K₂SО₄ при Т=298 К.
Решение:
а) На воздухе алюминий не реагирует с кислородом, потому что оксидная пленка пассивирует реакцию. При обычных условиях реакции с алюминием возможны только после удаления оксидной плёнки. Полированная алюминиевая пластина в сухом воздухе при нагревании подвергается действию кислорода по реакции:

б) При погружении в раствор K₂SO₄ пластины из углеродистой стали происходит электрохимическая коррозия. Так как K₂SO₄, соль, образованная сильной кислотой й сильным основанием, не подвергается гидролизу, то реакция среды будет нейтральной. Сульфат калия в растворе диссоциирует:

На кристаллах Fe и Fe₃C, содержащихся в углеродистой связи, возникают разные электродные потенциалы, причем, Е 0 (Fe, -0,44 В) 0 (Fe3C, -0,50 В), следовательно, Fe будет играть роль анодных участков, а Fe₃C — роль катодных участков.

Анод: 2|Fe 0 – 2e = Fe 2+
Катод: 1|O₂ + 2H₂O + 4e = 4OH –

2Fe 0 + O₂ + 2H₂O = 2Fe 2+ + 4OH –

Кислород растворен в растворе и, участвует в деполяризации — коррозия с кислородной деполяризацией.
Так как у анода ионы Fe 2+ встречаются с ионами SO₄ 2- , образуется FeSO₄ (Fe 2+ + SO₄ 2- = FeSO₄). У катода будут накапливаться ионы К + и OH – , образуется КОН (К + + OH – = КОН).
Схема коррозионного элемента:

Коррозия алитированного железа

Задача 144.
Какой металл в алитированном железе 1 , по отношению к покрываемому металлу, является анодом или катодом? Почему? Составить электронные уравнения анод и катод процессов коррозии изделия при нарушении покрытия во влажном воздухе. Какие продукты коррозии при этом образуются?
Решение:
Стандартные электродные потенциалы алюминия и железа равны соответственно -1,66 В и -0,44 В. Окисляться, т.е. подвергаться коррозии, будет алюминий.
Алюминий имеет более электроотрицательный стандартный электродный потенциал (-1,66 В), чем железо (-0,44 В), поэтому он является анодом, железо – катодом.

Коррозия пары металлов Al/Fe в атмосфере влажного газа

Анод 2 |Al 0 – 3электрона = Al 3+
Катод 3 |1/2O₂ + H₂O + 2электрона = 2ОН –

Так как ионы Al 3+ с гидроксид-ионами ОН – образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии будет Al(OH)₃:

1 Алитированное железо — это низкоуглеродистая сталь, покрытая тонким слоем алюминия для повышения ее коррозионной стойкости. При насыщении поверхности стали алюминием на глубину 0,02—1,2 мм создается плотная н прочная антикоррозийная пленка. Насыщенная алюминием поверхность стали имеет высокую жароупорность. Алитированная сталь обладает коррозионной стойкостью алюминия и прочностью стального листа.

Химическая коррозия металлов

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:

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.

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.

– 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 Na 0 + Cl 0 ₂

2 NaCl 2 Na + Cl₂

При­мер №2. Элек­тро­лиз рас­пла­ва гид­рок­си­да калия

При дис­со­ци­а­ции гид­рок­си­да калия об­ра­зу­ют­ся ионы калия и гид­рок­сид ионы.

– на ка­то­де вы­де­ля­ет­ся калий:

– на аноде вы­де­ля­ет­ся кис­ло­род и вода:

– сум­мар­ное ион­ное урав­не­ние ре­ак­ции (урав­не­ние ка­тод­но­го про­цес­са по­мно­жи­ли на 4)

4К + + 4ОН − → 4 К 0 + О₂ + 2Н₂О

4КОН 4 К 0 + О₂ + 2Н₂О

При­мер №3. Элек­тро­лиз рас­пла­ва суль­фа­та на­трия

При дис­со­ци­а­ции рас­пла­ва суль­фа­та на­трия об­ра­зу­ют­ся ионы на­трия и суль­фат-ио­ны.

– на ка­то­де вы­де­ля­ет­ся на­трий:

– на аноде вы­де­ля­ет­ся кис­ло­род и оксид серы (VI):

– сум­мар­ное ион­ное урав­не­ние ре­ак­ции (урав­не­ние ка­тод­но­го про­цес­са по­мно­жи­ли на 4)

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.

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:

3. При на­ли­чии в рас­тво­ре ка­ти­о­нов ме­тал­лов, рас­по­ло­жен­ных в ряду на­пря­же­ний после во­до­ро­да, на ка­то­де, пре­жде всего, про­ис­хо­дит вос­ста­нов­ле­ние ка­ти­о­нов этих ме­тал­лов. Me n+ +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 — , S 2- и гид­рок­сид-ио­ны ОН — ( раз­ря­жа­ют­ся толь­ко эти ани­о­ны), на­при­мер:

2Br — — 2е — →Br_2; 4ОН − − 4 e − → О₂ +2Н₂О (в ще­лоч­ной среде)

Если в рас­тво­ре при­сут­ству­ют ани­о­ны F — ,SO 2- ₄, NO — ₃, PO₄ 3- , CO₃ 2- 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 ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования.

Что делает отдел по эксплуатации и сопровождению ИС? Отвечает за сохранность данных (расписания копирования, копирование и пр.).

ЧТО И КАК ПИСАЛИ О МОДЕ В ЖУРНАЛАХ НАЧАЛА XX ВЕКА Первый номер журнала «Аполлон» за 1909 г. начинался, по сути, с программного заявления редакции журнала.

Конфликты в семейной жизни. Как это изменить? Редкий брак и взаимоотношения существуют без конфликтов и напряженности. Через это проходят все.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте:

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: 6dffe0e11cbb4bef • Your IP : 85.95.188.35 • Performance & security by Cloudflare