Термодинамическая вероятность образования продуктов окисления на поверхности металла

Термодинамика и кинетика газовой коррозии.

В природных условиях большинство металлов находятся в свя­занном состоянии в виде оксидов или солей. Следовательно, для них это состояние является термодинамически наиболее устойчи­вым. Для того, чтобы из природных соединений получить металлы или сплавы, которые используются как конструкционные матери­алы, нужно затратить энергию.

Таким образом, в промышленных условиях большинство металлов и сплавов находятся в термодина­мически неустойчивом состоянии.

Стремление металлов перейти из металлического в ионное со­стояние характеризуется величиной уменьшения свободной энер­гии (ΔG⁰) и составляет сущность процессов химической коррозии.

Ниже (табл. 3.1) приводятся данные по изменению энергии Гиббса для реакций перехода металла в ионное состояние при взаимодей­ствии их с кислородом.

Таблица 3.1

Изменение свободной энергии для реакций окисления металлов в атмосферных условиях (25 °С; 0,1 МПа)

В начале таблицы расположены наименее коррозионноустойчивые металлы (К, Са, Na, Мg). Реакция ионизации этих металлов со­провождается убылью свободной энергии и вероятность перехода их в окисленное состояние тем больше, чем значительнее уменьше­ние ΔG⁰. Эти металлы в природе встречаются в виде руд и солей.

В конце таблицы находятся наиболее коррозионноустойчивые ме­таллы (Pd, Ir, Pt, Аи). Положительное значение изменения свободной энергии системы указывает на невозможность самопроизвольного протекания реакций ионизации. В природных условиях золото, пла­тина, иридий и палладий являются термодинамически устойчивыми. Они, как правило, встречаются в самородном состоянии.

Таблица 3.1 дает общую приближенную характеристику. В за­висимости от условий эксплуатации устойчивость металла может в значительной степени меняться. Например, в растворах азотной кислоты алюминий и хром устойчивее меди. А в растворах щело­чей магний более стоек, чем алюминий или цинк, что объясняется образованием поверхностных защитных пленок.

На равновесие реакций ионизации оказывает влияние температу­ра и давление. Для заключения о возможности осуществления корро­зионного процесса при изменении внешних параметров необходимо определить знак изменения изобарного потенциала.

При изучении влияния давления исходят из примерных границ технически возможного применения парциального давления кисло­рода Ро₂ от 10⁵ до 10⁹ Па.

Как показывают справочные данные (рис. 3.1) для значительного количества металлов с повышением температуры термодинамиче­ская вероятность процесса окисления металла снижается. Это же относится и к образованию солей.

Дата добавления: 2014-01-03