Катодная защита
Электрохимические способы защиты от коррозии
Рациональное конструирование
Рациональное конструирование предусматривает комплекс мероприятий по предотвращению коррозии на основе современных научных данных и
практических наработок в области защиты металлов от коррозии. Это исключение контактной коррозии, внутренних напряжений в деталях, зон конденсации влаги, повреждения защитных покрытий и др. факторов. В случае необходимости применение: коррозионностойких металлов, сплавов, ингибиторов и др.
К электрохимическим способам защиты металлов от коррозии
относятся протекторная и катодная защиты.
Протекторная защита
По механизму защитного действия этот вариант аналогичен анодному покрытию. К защищаемой конструкции, находящейся в среде электролита, присоединяется более активный металл. В образующейся гальванопаре за счет коррозии более активного металла происходит поляризация электронами защищаемой конструкции. В качестве металла-протектора применяются Мg, Zn, Аl и другие активные металлы или их сплавы.
|
|
Химизм протекторной защиты железа цинком в нейтральной среде:
(A) Zn | О2, Н2О | Fe (К).
А) Zn – 2e = Zn2+,
К) О2 + 2Н2О + 4е = 4ОН–.
Суммарное уравнение
2Zn + O2 + 2H2O = 2Zn(OH)2.
Сущность данного способа защиты от коррозии заключается в том, что защищаемый металл, находящийся в среде электролита, подключается к
катоду (–) внешнего источника тока. В качестве анода можно использовать металлический лом. В результате окислители окружающей среды восстанавливаются, а металлический лом окисляется.
Термодинамика – наука о взаимных превращениях различных видов энергии. Термодинамика устанавливает законы этих превращений, а также направление самопроизвольного протекания различных процессов.
10.1 Внутренняя энергия и энтальпия. Закон Гесса
Химические реакции сопровождаются выделением или поглощением
тепла. Тепловой эффект реакции в основном определяется разницей между энергиями разрыва химических связей исходных веществ и образования связей в продуктах реакции.
В любом процессе соблюдается закон сохранения энергии. Теплота (Q), поглощенная системой, идет на изменение её внутренней энергии(DU) и на совершение работы (А):
Q = ΔU + A. | (10.1) |
Внутренняя энергия системы (U) – это общий запас, включающий энергию поступательного и вращательного движения молекул, энергию внутримолекулярных колебаний атомов и атомных групп, энергию движения электронов, внутриядерную энергию и т.д. Абсолютные значения внутренней энергии веществ неизвестны, так как нельзя привести систему в состояние, лишенное энергии, поэтому на практике пользуются её изменением ΔU. Внутренняя энергия является функцией состояния, то есть её изменение однозначно определяется начальным и конечным состоянием системы и не зависит от пути перехода, по которому протекает процесс. Изменение внутренней энергии системы измеряют при постоянном объеме, то есть в изохорно-изотермическом процессе (v и T = const):
|
|
ΔU = U2 – U1, (10.2)
где ΔU – изменение внутренней энергии системы;
U2 – внутренняя энергия продуктов реакции,
U1 – внутренняя энергия исходных веществ.
Энтальпия (Н) применяется в случае проведения процесса при постоянном да влении, то есть в изобарно-изотермических условиях (р и T = const). |
Энтальпия также является функцией состояния. На практике пользуются изменением энтальпии:
ΔH = H2 – H1. (10.3)
Стандартные условия
Т = 298,15 К, р = 101,325 кПа, n = 1моль, С = 1 моль / л, агрегатное состояние и кристаллическая модификация – наиболее устойчивые при стандартных условиях.
Изменение энтальпии при стандартных условиях обозначается ΔH0298. Для простых веществ ΔH0298 при стандартных условиях приняли условно равным 0.
Примеры
1) ΔH0298(Н2 Г) = 0 кДж/моль, ΔH0298(О2 Г) = 0 кДж/моль.
2) ΔH0298(Н2Ож) = – 285,8 кДж/моль, т.е. при стандартных условиях
образование1 моль жидкой воды из простых веществ Н2(Г) и О2(Г)
сопровождается выделением 285,8 кДж энергии.
3) В случае газообразной воды ΔH0298(Н2Ог) = – 241,8 кДж/моль.
В термодинамике в уравнениях химических реакций наряду с указанием теплового эффекта реакции указываются агрегатные состояния веществ (кристаллическое – к, жидкое – ж, газообразное – г) и допускаются дробные коэффициенты. В такой форме записи уравнения называются термохимическими. Например: Н2(г) + ½ О2(г) = Н2О(ж), ΔH0298 = –285,8 кДж/моль.
В основе термохимических расчетов лежит закон Гесса (1840 г.) – тепловой эффект реакции зависит только от природы и физического состояния исходных веществ и конечных продуктов, но не зависит от количества стадий перехода исходных веществ в продукты реакции.