Общие представления о коррозии металлов

Под коррозией понимают разрушение металла вследствие его химического и электрохимического взаимодействия с окружающей средой.

В терминах окислительно-восстановительных реакций сущность этого взаимодействия сводится к окислению металла и восстановлению окислителя среды.

Me - ne = Meⁿ⁺ окисление (ионизация) металла

Ox + ne = Red восстановление окислителя среды

Коротко можем записать:

коррозия = окисление металла + восстановление окислителя.

Окислитель- “Ox” всегда принимает электроны. Поэтому в качестве окислителя среды может выступать любое вещество, способное принимать на себя электроны от атомов металла.

Ox- окислитель среды= захватчик электронов

Red-восстановитель среды= поставщик электронов

Примеры коррозии металлов в различных средах:

Атмосферная коррозия- окисление железа кислородом воздуха

4Fe + 3O₂ = 2Fe₂O₃ окислитель-кислород

В этой реакции железо поставляет электроны, а кислород их захватывает

4Fe - 12e = 4Fe³⁺ окисление железа

3O₂ + 12e = 6O^2- восстановление кислорода

Коррозия железа в водных средах, содержащих ионы водорода

2Fe + 6H⁺ = 2Fe³⁺ + 3H₂ окислитель-ионы водорода

В этой реакции железо также отдает электроны, а принимают их ионы водорода

2Fe - 6e = 2Fe³⁺ окисление железа

6H⁺ + 6e = 3H₂ восстановление ионов водорода

Коррозия наносит огромный ущерб почти всем отраслям народного хозяйства, при этом основные убытки определяются даже не потерей металла, а порчей дорогостоящих металлических изделий, конструкций, машин и аппаратов, что в первую очередь связано с утратой функциональных возможностей их отдельных узлов. Достаточно упомянуть разрывы нефте- и газопроводов, а также разрывы труб городского водоснабжения. Коррозия металлической арматуры железобетонных конструкций приводит к потере их прочности и разрушению промышленных и жилых зданий.

О масштабах коррозии черных металлов можно судить хотя бы по тому, что примерно каждая шестая домна в мире работает на восполнение коррозионных потерь.

Классификация различных видов коррозии.

По механизму действия коррозия делится на химическую и электрохимическую

Химическая коррозия - взаимодействие металла с окружающей средой, при котором окисление металла и восстановление окислителя коррозионной среды происходит в одном акте без перехода заряженных частиц через границу металл-окислительная среда.

Химическая коррозия = окисление металла + восстановление окислителя без перехода заряженных частиц через границу металл-коррозионная среда.

Скорость химической коррозии не зависит от потенциала металла.

Примером химической коррозии может служить окисление железа кислородом воздуха

4Fe + 3O₂ = 2Fe₂O₃

Образующаяся при этом оксидная пленка на металле может предохранять его от дальнейшего окисления, если температура окисления невысока. При высоких температурах химического окисления любое железное изделие превращается в окалину. Химический вид коррозии может также иметь место и в растворах неэлектролитов.

Электрохимическая коррозия - взаимодействие металла с окружающей средой, при котором окисление металла и восстановление окислителя коррозионной среды происходит в результате протекания нескольких элементарных актов, сопровождающихся переходом заряженных частиц через границу металл-окислительная среда.

Электрохимическая коррозия = окисление металла + восстановление окислителя с переходом заряженных частиц через границу металл-коррозионная среда.

Скорость электрохимической коррозии зависит от потенциала металла.

Примером может служить растворение цинка в кислоте

Zn + 2H⁺ = Zn²⁺+ Н₂

Еще со школы мы привыкли рассматривать эту реакцию, как химическую. На самом деле эта реакция протекает через две сопряженные электрохимические реакции:

реакцию окисления атома цинка

Zn = Zn²⁺ + 2e

и реакцию восстановления ионов водорода

2H⁺ + 2е= Zn²⁺+ Н₂

Если сложить эти две реакции, то получим суммарную реакцию

Zn + 2H⁺ = Zn²⁺ + Н₂

При этом заряженная частица- ион цинка переходит через границу металл-раствор в объем раствора, а пара электронов остается в металле, заряжая его отрицательно по схеме

¦ ¦

Zn ® 2е + Zn²⁺

¦ ¦

Ионы водорода подходят к отрицательно заряженной поверхности металла, а электроны из металла переходит через границу раздела металл-раствор на ионы водорода, в результате образуется молекула водорода

¦ ¦

2е + 2Н⁺ ® + Н₂

¦ ¦

По характеру коррозионной среды различают следующие типы коррозии

Дата добавления: 2014-12-08