Краткие лекции (1094024), страница 3
Текст из файла (страница 3)
Каждый процесс с кислородной деполяризацией включает следующие последовательные стадии:
1) Растворение кислорода воздуха в растворе электролита.
2) Транспортировка растворенного кислорода в растворе электролита (за счет диффузии или перемешивания) к слою Прандтля.
3) Перенос кислорода в части слоя Прандтля П( )в результате движения электролита.
4) Перенос кислорода в диффузионном слое электролита толщиной или в пленке продуктов коррозии металла к катодным участкам поверхности.
5) Ионизация кислорода:
а) в нейтральных и щелочных растворах
O 2 + 4e + 2 H 2 O = 4OH - (водн)
б) в кислых растворах
O 2 + 4e + 4 H + (водн) = 2Н 2 O
6) Диффузионный или конвектный перенос ионов ОН от катодных участков поверхности корродирующего металла в глубь электролита.
В реальных условиях коррозии металла наиболее затрудненными стадиями процесса являются:
а) реакция ионизации кислорода на катоде. Возникающую при этом поляризацию называют перенапряжением кислорода. Говорят, что процесс идет с кинетическим контролем.
б) Диффузия кислорода к катоду, либо перенапряжение диффузии. В этом случае, говорят, что процесс идет с диффузионным контролем.
Возможны случаи когда обе стадии - ионизация кислорода и диффузия кислорода оказывают влияние на процесс. Тогда говорят, о кинетически-диффузионном контроле.
3.2 Перенапряжение ионизации кислорода.
Перенапряжение ионизации кислорода чаще всего появляется в сильно перемешанных растворах, при интенсивной аэрации раствора (баротаж воздуха и др.), при наличии на металле тонкой пленки электролита (влаги) как и в случае с любой другой катодной реакцией восстановление перенапряжение ионизации кислорода зависит от катодной плотности тока, материала катода, температуры и некоторых других факторов.
Если плотность тока достаточно высока i> А/м то перенапряжение ионизации кислорода является линейной функцией lgi т.е. имеет место зависимость тапа уравнения Тафеля
V = - (V k ) э=х = a+b lg i k
где а - постоянная зависящая от молярности катода его состояния, Т и пр., численно а=h при i=1; b постоянная зависящая от механизма возникновения перенапряжения. При заторможенности только реакции взаимодействия кислорода с электроном
b=(RT/BnF)n 2,303 = 0,118/ n
Зависимость перенапряжения ионизации кислорода на металлах в растворе: 0,5NaCl + 0,005MNaCO + 0,005MNaHCO (pH=9,2) в атмосфере кислорода при 20 С, раствор перемешивался а) в координатах б) в координатах .
Катодная реакция ионизации кислорода состоит из цепи последовательных элементарных реакций, т.е. протекает стадийно:
а) образование молекулярного иона кислорода
O 2 +e = O 2 -
б) образование пергидроксила
O 2 - + H + = HO 2
в) образование пергидроксила иона
HO 2 + e = HO 2 -
г) образование перекиси водорода.
HO 2 - + H + = H 2 O 2
д) восстановление перекиси водорода до гидроксил иона и гидроксил-радикала
H 2 O 2 +e = OH - + OH
е) Восстановление гидроксил-радикала до гидроксил иона
OH + e = OH -
Для ряде металлов (Fe,Cu,Au,Pt) при 25 С const b=0.10..0.13.
Это свидетельствует о том, что причиной перенапряжения ионизации кислорода является замедленность элементарной реакции ассимиляции одного электрона (n=1). Для кислых растворов такой реакцией является, по видимому, образование молекулярного иона кислорода
(а), а для щелочных сред - образование пергидроксил-иона (в).
Список используемой литературы
1. Исаев “Коррозия металлов”
2. Жук “Курс коррозии и защиты металлов”