Тест 3 по теме «Влияние степени термодинамической устойчивости металлов на их электрохимическую коррозию»

Электрохимическая коррозия развивается при соблюдении следующих условий:

1. Химическая неоднородность металла – наличие в нем включений другого металла или неметалла.

2. Контакт металла с растворами электролитов (вода, водные растворы, морская вода, влажный грунт, влажный воздух и т.п.).

3. Наличие в электролите окислителей, называемых деполяризаторами. Ими могут являться вода (за счет атома водорода), растворенный в электролите молекулярный кислород и катионы водорода (в кислой среде).

При этих условиях в металле создается множество короткозамкнутых микрогальванических элементов, в которых электроны переходят от анодных участков к катодным. Анодную функцию выполняют участки металла с более отрицательным значением электродного потенциала, они подвергаются процессу окисления (отдают электроны), в результате происходит их коррозионное разрушение:

Met⁰ – nē → Metⁿ⁺.

На катодных участках происходит взаимодействие электронов, перешедших с анода, с деполяризатором (процесс восстановления).

Термодинамическая возможность и глубина коррозионного разрушения определяется величиной ЭДС микрогальванического элемента:

DE = E_катода – Е_анода > 0.

На основании данных, приведенных в таблицах А.2 и А.3 приложения А, определив значение DE, можно прогнозировать:

1) какие металлы будут подвергаться электрохимической коррозии в заданных условиях;

2) какие продукты образуются в результате реакции восстановления деполяризатора на поверхности катода.

Из таблицы А.3 следует, что:

1) окисляться водой при рН~7 могут только металлы, имеющие более отрицательное значение электродного потенциала, чем -0,413 В (это без учета свойств оксидов, образующихся на поверхности металлов (табл. А.1); при этом электрохимическая коррозия будет протекать только при условии превращения этих оксидов в растворимые соединения);

2) протоном могут окисляться только металлы, имеющие отрицательное значение электродного потенциала.

3) кислородом, растворенным в воде, могут окисляться все металлы, имеющие значение электродного потенциала меньше, чем 0,816 В.

4) металлы, имеющие значение электродного потенциала (Е) в диапазоне 0,866 В < Е < 1,229 В, могут окисляться только при одновременном действии кислорода и протона (кислород, растворенный в кислой среде).

5) металлы, у которых Е > 1,229 В, электрохимической коррозии не подвергаются.

В таблице 2.3 приведены технические металлы, содержащие незначительную часть неорганических примесей, при этом допускается, что:

– все металлы находятся в условиях одинаковой аэрации;

– на поверхностях металлов отсутствуют продукты химической коррозии;

– меры по защите металлов от коррозии не предпринимались.

Для ответа на тест 3 воспользуйтесь таблицами А.1-А.3.

Задание А. Из приведенных в таблице 2.3 четырех металлов выберите один металл, который подвергается электрохимической коррозии (при отсутствии на его поверхности устойчивой оксидной пленки) в указанных условиях.

Задание Б. Используя данные таблиц А.2 и А.3, рассчитайте для выбранного металла значение DЕ. Объясните, термодинамически устойчив или нет этот металл к электрохимической коррозии и почему. Подберите анод или катод к выбранному металлу и напишите уравнения первичных (электродных) и вторичной реакций, протекающих в процессе коррозии металла в соответствующей коррозионной среде (графа 1). Изобразите схему электрохимической коррозии в условиях Вашего варианта.

Таблица 2.3 – Варианты тестовых заданий

Продолжение таблицы 2.3

Окончание таблицы 2.3