Реферати українською » Химия » Теоретичні основи електрохімічної корозії


Реферат Теоретичні основи електрохімічної корозії

Страница 1 из 3 | Следующая страница

>ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОСВІТІ

>ГОСУДАРСТВЕННОЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕУЧРЕЖДЕНИЕ

ВИЩОЇПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОСВІТИ

Тверській Державний Технічний Університет

(>ГОУВПО “>ТГТУ”)

Кафедра Біотехнології і хімії

>КУРСОВАЯ РОБОТА

на задану тему:

«Теоретичні основи електрохімічної корозії»

>Виполнил: студент 3 курсу

денного відділення

факультету АС

групи Хімія - 0714

Алексєєва У. М.

Прийняв:доц.,к.х.н.

Громова М. Ю.

Твер 2010


Зміст

Запровадження

1 Загальна характеристика процесів корозії

2 Класифікація процесів корозії

3 Умови виникненнякоррозионного процесу

4 Основи кінетичній теорії корозії і його додаток до корозії ідеально чистих металів

5 Корозія технічних металів

6 Методи захисту металів від корозії

Укладання

Список використаних джерел


Запровадження

Метали становлять жодну з основ цивілізації планети Земля. Їх широке запровадження у промислове будівництво і транспорт сталася межі XVIII-XIX століть. Саме тоді з'явився перший чавунний міст, спущено на воду перше судно, корпус якого було виготовлений із стали, створено перші залізниці. Початок практичного використання людиною заліза належать до IX віці до нашої ери. Саме на цей період людство перейшло з бронзової доби у XXI століття залізний.

Термін корозія походить від латинського слова «>corrodere», що означає «роз'їдати , руйнувати». Корозія - це мимовільний процес руйнації матеріалів і виробів із них під хімічним впливом довкілля. Корозія металів - руйнація металів внаслідок фізико-хімічного впливу довкілля, у якому метал перетворюється на окислене (іонне) стан і втрачає притаманні йому властивості.

Особливе місце у комплекс заходів щодо забезпечення безперебійної експлуатації устаткування відводиться надійного захисту його від корозії й застосування у зв'язку з цим високоякісних хімічно стійких матеріалів.

Метою курсового проекту вивчення теоретичних основ електрохімічної корозії. Для її досягнення було поставлено такі: дати загальну характеристику і класифікувати процеси корозії, виявити умови виникненнякоррозиционного процесу, вивчити основи кінетичній теорії корозії і його додаток до корозії ідеально чистих металів, корозію технічних металів та фізичні методи захисту.


1 Загальна характеристика процесів корозії

Корозія металів окреслюється процес (відтак) самовільного руйнації металів за її хімічному,електрохимическом чи біохімічному взаємодії з довкіллям. Корозія є небажаний і ненавмисний процес.Электрохимическое розчинення анодів з чорнової міді у ванні з їїрафинированию не вважаєтьсякоррозионним процесом, бо вона є необхідною і бажаним ланкою в очищенні міді від домішок. У той самий час електрохімічне розчинення залізного анода у ванні по електролізу води слід зараховувати до категоріїкоррозионних процесів, оскільки він тут небажано.Разъедание стінок залізної цистерни під час перевезення у ній сірчаної кислоти вважаєтьсякоррозионним руйнацією, а розчинення заліза в сірчаної кислоті для одержання чистого реактивного сульфату заліза немає звичаю розглядати, як його корозію, хоча у основі обох процесів лежать одні й самі явища.

Корозія - це небажаний, а й мимовільний процес, й у переважній більшості випадків її перебіг не пов'язані з підбиттям енергії від будь-якого зовнішнього її джерела. Цю особливість корозії легко зрозуміти, з урахуванням, що кородують зазвичай метали (чорні і кольорові), які у природі надсамородном стані, бо як відповідні мінерали і руди. На вилучення цих металів з руд чи мінералів витрачається велика кількість енергії. Ці самі метали переходить до результаті їхнікоррозионного руйнації знову у окисли, сульфати,карбонати та інші сполуки, у вигляді що вони зазвичай зустрічаються у природі. Процес корозії, оскільки вона призводить до регенерації вихідних сполук, термодинамічно тих сталіших проти чистими металами, протікає із зменшенням вільної енергії і відбувається спонтанно. Навпаки, метали, які у природі зазвичай зустрічаються в чистому вигляді (золото, платина та інші), не кородують, за умови що умови для їхньої використання дуже від природних. Тому не дивно, що руйнація багатьох металів проходить зі значною швидкістю і дає величезних збитків всіх галузях народного господарства [1].

2 Класифікація процесів корозії

Розрізняють хімічну, біохімічну іелектрохимическую корозію металів. Хімічна корозія металів є їх мимовільна руйнація, основу якої лежать закони звичайних гетерогенних хімічних реакцій. Руйнування металів під впливом агресивних газів при високих температур, що виключатимуть конденсацію вологи лежить на поверхні металу, і навіть, очевидно, їх розчинення за умов контакту з органічними середовищами, не які проводять струму, ставляться до процесів хімічної корозії.Биохимическая корозія, чибиокоррозия, викликається життєдіяльністю різних мікроорганізмів чи використовують метал як сприятливе середовище, чи які виділяють продукти, діючі руйнівно на метал.Биокоррозия зазвичай накладається інші види корозії. Для його розвитку найбільш сприятливі грунту певних складів, застійні води та деякі продукти.

>Электрохимическая корозія підпорядковується законам електрохімічної кінетики. Швидкість яку можна визначити з урахуванням законів Фарадея.Электрохимическая корозія зустрічається найчастіше й найнебезпечнішою для металів. Вона може протікати у газовій атмосфері, коли лежить на поверхні металу можлива конденсація вологи (атмосферна корозія), у ґрунтах (ґрунтова корозія) й у будь-яких розчинах електролітів (рідинна корозія).

Особливим випадком електрохімічної корозії можна вважатиелектрокоррозию - корозію з допомогою зовнішнього електричного струму. Доелектрокоррозии, крім руйнації нерозчинних анодів, ставляться корозія трубопроводів зтокопроводящими рідинами, і навіть розчинення стінок електролітичних ванн і підземних металевих споруд під впливомответвленного постійного струму (корозія блукаючими струмами). Одне з ділянок металевого споруди приймає струм (катодний ділянку) від будь-якого зовнішнього джерела електричної енергії, але в іншому - струм перетворюється на навколишнюионнопроводящую середу (>анодний ділянку); руйнується у своїйанодний ділянку.

Залежно від характеру руйнацій, супроводжуючих процес електрохімічної корозії, розрізняють суцільну корозію, захоплюючу всю поверхню металу, і місцеву,локализующуюся на певних ділянках. Метали, залежно від швидкості їх корозії у цій середовищі, поділяють на сталі й несталі. З того, як швидко руйнується метал у різних середовищах, їх визначають як агресивні чи неагресивні вкоррозионном відношенні. Для оцінкикоррозионной стійкості металів і агресивності середовищ було запропоновано різні умовні шкали. Швидкість корозії висловлюють кількома способами. Найчастіше користуються вагарням ітоковим показниками корозії. Перший дає втрату ваги (в грамах чи кілограмах) за одиницю часу (секунду, годину, добу, рік), віднесену до одиниці площі (квадратний сантиметр, вартість квадратного метра) випробуваного зразка. У другий випадок швидкість корозії виражається силою струму (вамперах чимиллиамперах), що припадає на одиницю виміру площі зразка [1,2].

3 Умови виникненнякоррозионного процесу

 Корозія металів є окреме питання нерівноважнихелектродних процесів; до того ж час їй властиві деякі особливості, що відрізняють його від інших нерівноважнихелектродних процесів. Для перебігукоррозионного процесу не обов'язково накладення зовнішнього струму і тих щонайменше розчинення металу у умовах корозії відбувається зі швидкостями, порівнянними з тими, які спостерігаються при розчиненні металевих анодів з промисловоюелектролизерах.

Якщо шматок будь-якого металу М приведено у контакти з водним розчином його солі МА, то кілька днів за українсько-словацьким кордоном між металом і розчином встановлюється значення потенціалу, яке надалі зберігатиметься майже незмінним. Ця стала, або "майже стала, величина може відповідати усталеному рівноваги між металом і розчином чи стаціонарності електродного процесу. Який із цих двох випадків реалізується у дійсності, визначається, насамперед, самої величиною електродного потенціалу. Якщо термодинамічний електродний потенціал металу має величину, коли у даних умовах виключено перебіг від інших процесів, (крім обміну металевими іонами між металом і розчином), то встановлена величина потенціалу відповідає це його рівноважному значенням у цих умовах. Швидкість переходів іонів металу у дві протилежні напрямах вирівнюється під час досягнення стану рівноваги і поступово стає рівної току обміну (рівняння 1 ), а усталене значення потенціалу відповідає це йоготермодинамической величині.

 (1)

Прикладом таких систем може бути срібло, опущене в розчин нітрату срібла.

Становище істотно змінюється, якщо термодинамічний електродний потенціал металу має величину, коли він поруч із іонізацією і розрядом іонів металу може бути хоча б тільки додатковий електродний процес. І тут заряди з-за кордону розділу між металом і розчином переносяться не одним, а двома сортами частинок.Установившееся постійне значення потенціалу необов'язково свідчить про досягнення рівноважного стану. Воно вказує тільки те, що сумарна кількість зарядів, перехідних з-за кордону щодо одного напрямі, одно сумарному числу зарядів, котрі перетинають їх у напрямку (рівняння 2):

 (2)

Якщо припустити, що додатковимелектродним процесом буде виділення і іонізація водню, так звана корозія з водневоїдеполяризацией, то замість рівняння 2 написати рівняння 3:

 , (3)

де індекс М належить до металу, а індекс М — до водню.

Коли швидкості всіх приватних процесів можна порівняти і жодної їх у рівнянні 3 знехтувати не можна, тоді встановлена величина потенціалу і не відповідає ні потенціалу металевого електрода першого роду (чи металевого електрода другого роду, що можна, якщо метал покритий шаром йоготруднорастворимого сполуки), ні потенціалу водневого електрода. Це буде деяка компромісна величина, що залежить від співвідношення швидкостей всіх приватних реакцій (малюнок 1).


Малюнок 1 - Схема встановлення компромісного чи стаціонарногокоррозионного потенціалу при порівнянних швидкостях катодного і анодною реакцій:

Проте можуть бути такі випадки, коли потенціал даного електрода невідь що дуже відрізняється чи то з потенціалу водневого електрода, чи то з потенціалу відповідного металевого електрода. Справді, хоча приватні струми в рівнянні 3 не відповідають струмів обміну може рівноваги, вони ж повинні змінюватися паралельно з величинами останніх. Тому, якщо струм обміну металу і0M значно більше струму обміну водню і0М, те з відомим наближенням можна припустити, що

 і .

Тоді замість рівняння 3 написати як рівняння 4:


 (4)

Отже, поведінкакорродирующего електрода відповідає поведінціобратимого металевого електрода, а усталене значення компромісного потенціалу близько до рівноважному потенціалу відповідного металевого електрода це має змінюватися з концентрацією іонів металу у відповідність до формулоюНернста.

Зміна рН розчину важить у своїй помітно на величину стаціонарного потенціалу. Отже, тут стаціонарний потенціал корозії з> наводиться дообратимому потенціалу металу М>>r (рівняння 5):

 

з> М>>r                                                                          (5)

Для прикладу таких систем можна навести розкладанняамальгам і електрохімічне розчинення цинку.

Навпаки, якщо струм обміну водню значно більше струму обміну металу, то

 

,

і, з певним наближенням, можна було одержати рівняння 6:

 (6)

Нині вже компромісний потенціал близький до потенціалу водневого електрода у цих умовах. Його розмір закономірно змінюється з рН і майже залежить від концентрації іонів металу. Отже, тут стаціонарний потенціал наводиться до потенціалу водневого електрода (рівняння 7):

 

з> = М>>r (7)

Корозія заліза вслабокислих розчинах є прикладом такого роду систем.

Необхідною умовою електрохімічної корозії є суміщення лежить на поверхнікорродирующего металу реакцій іонізації і розряду його іонів з іншоюелектродной реакцією, плинною переважно у катодному напрямі.

У водних середовищах, які містять інших окислювачів, крім іонів водню і розчиненої кисню, ця умова виконується у разі, якщо рівноважний потенціал металуотрицательнее рівноважного потенціалу водневого чи кисневого електродів в розчині даного складу. Додавання до розчину інших окислювачів з більш позитивнимравновесним потенціалом збільшує кількість металів, здатнихкорродировать. Так, срібло, стійке у водних розчинах невосстанавливающихся кислот, кородує при додаванні окислювача з потенціалом більш позитивним, ніж рівноважний потенціал срібного електрода.

4 Основи кінетичній теорії корозії і його додаток до корозії ідеально чистих металів

>Протекание процесу розчинення металу зазначає, що у умовах швидкість іонізації більше швидкості розряду його іонів:


За відсутності зовнішнього струму та за умови збереження незмінною величини потенціалу таке співвідношення швидкостей можливе лише тому випадку, якщо швидкість розряду водневих іонів ту величину більше швидкості зворотного процесу, тобто:

Швидкість корозії із можна подати як різницю між швидкістю іонізації і швидкістю розряду металевих іонів (рівняння 8) :

 (8)

Коли щодо процесу корозії справедливо рівняння 3, то замість рівняння 8 написати рівняння 9 і побачити швидкість корозії як відмінність між швидкостями розряду іонів водню і іонізації його молекул.

                         (9)

Це дозволяє обчислити швидкістькоррозионного руйнації металу за даними, які належать до кінетиці реакції виділення, тож іонізації водню вкоррозионних умовах [1,2].


5 Корозія технічних металів

Усі висловлені досі міркування щодокоррозионном процесі ставилися випадку електрохімічного розчинення ідеально чистого металу із цілком однорідної за своїми властивостями поверхнею. У реальних умов корозії піддаються найчастіше технічні метали, містять домішки інших металів і неметалічних речовин. На поверхні, завжди можна знайти включення сторонніх металів. З іншого боку, вона зазвичай покрита продуктами взаємодії металу з довкіллям, різноманітними забрудненнями. Природно, що неоднорідність поверхні і є, передусім, присутність у ньому сторонніх металів коїться з іншими електрохімічними властивостями повинні проводити швидкість корозії і характер її перебігу. Розглянемо, наприклад, як із умовах зміниться швидкість і характеру корозії цинку. Припустимо, що у зразках цинку є вмикання або свинцю, чи срібла, чи заліза - звичайні домішки в технічномуцинке. Відповідно до величин стандартних потенціалів, всі ці металиелектроположительнее цинку. Тому можна припустити, що корозії піддається лише цинк, аметалли-примеси залишаються у незмінному вигляді. За цих припущеннях корозія має плинути з водневоїдеполяризацией і його швидкість визначається кінетикою виділення водню накорродирующем металі. На відміну від ідеально чистого цинку, водень у разі може розряджатися як у ньому, а й уметалле-примеси. Сумарна швидкість виділення водню, отже, і сумарна швидкість розчинення цинку визначається тому кінетикою виділення водню на основному металі і включеннях стороннього металу.

Отже, присутність уцинке домішок свинцю - металу з вищим перенапругою водню - не збільшує, а кілька пригальмовує корозії.

Присутність срібла вцинке має збільшити його корозії. При вибраних умовах ця швидкість зростає у з половиною разу. Проте збільшення швидкості розчинення перестав бути єдиним результатом забруднення цинку сріблом. Змінюється й характер корозії.

Срібло, володіючиелектроположительним потенціалом, нічого очікувати розчинятися; у ньому можливий тільки катодний процес - виділення водню.Цинк у присутності включень срібла ж виконує функцію анода, і ним зосереджений весь процес розчинення. З іншого боку,

Страница 1 из 3 | Следующая страница

Схожі реферати:

Навігація