Защита Ме от коррозии

Гальванический элемент и его ЭДС

Электрод с меньшим алгебраическим значением потенциала – АНОД, на нем всегда идет окисление. Электрод с большим алг значением потенциала – КАТОД, на нем восстановление. Если ЭДС положительна, то элемент работает. ГЭ Даниэля-Якоби – обратимый элемент, т.к при смене направления тока на электродах будут идти те же процессы, но противоположных направлений.

Коррозия Ме – разрушение Ме под действием окр среды. Хим суть коррозии в том, что Ме, теряя электроны окисляется. Коррозию делят на химическую(в газах и неэлектролитах) и электрохимическую (возникающую в результате контакта 2 разных Ме в среде электролита) любой технический Ме содержит примеси других ме, поэтому в среде электролита начинает работать большое количество микроГЭ. Коррозии будет подвергаться более активный ме, выполняющий роль анода. Со временем ЭДС коррозионного элемента падает, процесс коррозии затухает – явление поляризации. Частицы среды, которая разряжается на поверхности менее активного Ме, наз-ся ДЕПОЛЯРИЗАТОРЫ. На практике чаще всего наблюдают коррозию с кислородной и водородной деполяризацией, т. к это самые распространенные в природе окислители(О₂ содержится в воздухе, а Н+ в воде и ее растворах). Если О₂ присутствует, то коррозия всегда идет с кислородной деполяризацией, т. к независимо от характера среды О₂ более сильный ок-ль чем Н+.

В зависимости от характера среды и природы деполяризатора на катоде (менее активном Ме) идут следующие процессы:Коррозия с водород деполяризацией:

Кисл среда – 2Н+ + 2е-=Н₂

Нейтр и щел среда – 2Н₂О+2е-=Н₂+2ОН^-

Коррозия с кислород деполяризацией

Кисл среда – О₂+4е-+4Н⁺=2Н₂О

Нейтр и щел – О₂+2Н₂О=4ОН^-

1) Защитные покрытия: неМе – лаки, краски, эмаль, резина, пластмасса; Ме - анодные Fe/Zn в кислой среде или Fe/Sn в кисл среде

2) изменение состава среды или состава ме

- в среду, где работают Ме конструкции, вводят ингибиторы – замедлители коррозии – Na₂CrO₄, альдегиды

- анодирование, воронение, азотирование, фосфотирование – создание на поверхности ме защитной пленки из соединений этого же ме

3) электрохимические методы защиты

- протекторная защита (протектор – специальный анод из более активного ме, который прикрепляют к защищаемому изделию. Протектор, разрушаясь, защищает Ме конструкцию от коррозии)

- электрозащита (защищаемую конструкцию присоединяют к «-»внешнего источника постоянного тока, а к «+» присоединяют кусок стального Ме(рельс, балка) поддержка оптимального напряжения - защита от коррозии)

Электролиз - ОВР, протекающая при пропускании постоянного тока через электролит. Анионы к аноду, катионы – к катоду. Анод (+) – окисление, катод (-) восстановление. Потенциал разряда ионов зависит от материала электрода, плотности тока. Состояния поверхности. Разность между фактическими потенциалом разряда иона и его теоретическим(рассчитанным по уравнению Нернста значением называется перенапряжением. η=φ_факт-φ_теор, η- дополнительное напряжение, которое необходимо дать для преодоления побочных процессов. Особо высокое перенапряжение сопровождает разряд ионов газа. Для ме им можно пренебречь, для газов очень большое.

Катодное η - смещение потенциалов катода в сторону отрицательных значений, анодное - смещение потенциала анода в сторону положительных значений. Из-за перенапряжения идет увеличение по модулю

При электролизе водных растворов необходимо учитывать возможность разряда ионов среды. 1) электролиз с нерастворимым анодом

А) электролиз водного раствора HCl c Pt электродами

HCl=H⁺ +Cl^-

H₂O=H⁺ +OH^-

Катод(-): 2H+ +2e- = H₂ Анод(+) 2Cl^- - 2e- = Cl₂

С учётом перенапряжения О₂.

На катоде всегда в первую очередь разряжаются те катионы, потенциал которых больше по своему алг значению (с учетом знака), т.е более сильные окислители восстанавливаются первыми

На аноде окисление, в первую очередь окисляются те анионы, потенциал разряда которых меньше по своему алг значению, т.е более сильные восстановители окисляются в первую очередь.

Б) электролиз водного раствора ZnSO₄ с графитовыми электродами

ZnSO₄= Zn₂⁺ + SO₄^2-

H₂O=H⁺ +OH^-

Катод (-) Zn+2 +2e- = Zn Анод(+) 2H₂O – 4e- = O₂ +4H⁺

С учётом перенапряжения О₂.