Примеры электрохимической коррозии

Электрохимическая коррозия

Самопроизвольное окисление металлов происходит при невысокой температуре в среде электролита: в водных растворах кислот, щелочей или во влажном воздухе (адсорбированная на поверхности металла вода растворяет кислород, углекислый, сернистый газы и др.).

Коррозию этого типа, в основном, вызывают ионы водорода (присутствующие в значительных количествах в растворах кислот и в очень малых − в воде), способные к восстановлению:

2H⁺ + 2ê = H₂, (6.1)

а также кислород, растворенный в воде

O₂ + 2H₂O + 4ê = 4OH^-; (6.2)

O₂ + 2H⁺ + 4ê = 2H₂O. (6.3)

В данных методических указаниях не рассматривается вопрос о том, что является более сильным окислителем: присутствующий в воде кислород или ионы Н⁺, образующиеся при диссоциации молекул воды.

Электрохимической коррозии в значительной степени подвергаются металлы не химически чистые, а содержащие примеси углерода, других металлов или их соединений. В этом случае процесс сопровождается возникновением в среде электролита микрогальванических пар, в которых анодом становится более активный металл, а катодом − менее активный (или примеси, содержащиеся в металле). Интенсивность коррозии зависит от разности потенциалов контактирующих металлов и возрастает с увеличением последней.

В процессе коррозии различают анодный процесс (окисления металла) и катодный процесс (восстановление). Восстанавливаться могут ионы водорода среды (уравнение (6.1), или кислород, растворенный в воде (уравнение (6.2)).

1. Коррозия железа с включением меди в растворе серной кислоты. Возникает гальванопара, схема которой А(-) Fе /H₂SO₄/Сu (+)К. Железо как более активный металл (Е⁰= - 0,44 В) играет роль анода, а медь (Е⁰= +0,34В) − катода. Процесс коррозии выражается уравнениями:

Fе ⁰- 2ê = Fe²⁺ анодный процесс;

2Н ++ 2ê = Н⁰₂ катодный процесс.

В результате железо разрушается, превращаясь в соль FеSO₄, а на участках включения меди выделяется водород.

2.Коррозия технического железа (с примесями углерода или карбида железа − Fe₃C) во влажном воздухе. В возникающих микрогальванопарах роль катода играет углерод или карбид железа:

А(-) Fе /H₂O, O₂/ Fe₃C (+)К.

Процесс коррозии можно представить уравнениями:

на аноде 2Fе ⁰- 4ê = 2Fe ²⁺;

на катоде O₂ + 2H₂O + 4ê = 4OH^-.

Продуктом коррозии является первоначально гидроксид железа (II) − Fе(ОН)₂, который под влиянием кислорода воздуха окисляется дальше до гидроксида железа (III):

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃.

Качественные реакции на ионы железа

Как отмечалось выше, железо, растворяясь в кислотах, может превращаться в ионы Fе²⁺и Fе³⁺. Наличие в растворе того или иного иона можно обнаружить с помощью цветных качественных реакций.

Ион Fе²⁺обнаруживается реакцией с гексацианоферратом (III) калия (красной кровяной солью) − К₃[ Fе(СN)₆]. В присутствии иона Fе²⁺ образуется осадок синего цвета:

3FeCl₂ + 2К₃[ Fе(СN)₆] = Fe₃[ Fе(СN)₆]₂¯ + 6KCl

или

3Fe²⁺ + 2[ Fе(СN)₆]^3- = Fe₃[ Fе(СN)₆]₂¯

Ион Fe³⁺ можно обнаружить с помощью двух реагентов:

а) гексацианоферрата (II) калия (желтой кровяной соли) – К₄[ Fе(СN)₆] − по образованию осадка синего цвета:

4Fe(NO₃)₃ + 3К₄[ Fе(СN)₆] = Fe₄[ Fе(СN)₆]₃ ¯ + 12KNO₃

синий цвет

или

4Fe³⁺ + 3[ Fе(СN)₆]^4- = Fe₄[ Fе(СN)₆]₃ ¯

б) роданида калия − КСNS - по появлению кроваво-красной окраски:

Fe(NO₃)₃ + 3КСNS = Fe(СNS)₃ + 3KNO₃

кроваво-красный цвет

Fe³⁺ + 3СNS^- = Fe(СNS)₃

Дата добавления: 2014-11-16