Том 2 (1134464), страница 114
Текст из файла (страница 114)
Для простоты предположим, что перенапряжения достаточно велики, н можно использовать зкспонепцна.тьную форму уравнения (29.1.12). Вид урав- 1 пения упрощается, если взять и= —, и предположить, что заряды 2 на ионах М+ н М'ь оба равны единице, т.е. хь=г', 1, Все зти упрощения можно не делать, но зто приведет к более сложным выражениям, не дающим ничего нового. В результате упрощений получим, что /' ( М, результирующий) =/,'ехр (е)Е/2РТ) = =-/,' ехр (Л Ф '/2/тТ) ехр( — Л Ф, (М, 5)/2ЙТ1, /ь(- М', результяруюший)=/.'ехр( — т)'Е/МТ)=- — /',ь ехр ( — Ь Ф'/2ЯТ) ехр )ьь Ф „(М', 5)/2/СТ1 Мы близки к концу вывода„так как зги два уравнения можно объединить, используя уравнение (29.4.1) для нахождения потенциала коррозии; / л /,'+1 ехр(ЬФ'ЯТ)= — ' ехр(()а/2/сТ) (/зФ (М',5)+/ьФ (М 5)1).
Это выражение можно подставить в уравнение (29.4.2) н получить конечное выражение для тока коррозии: =(А 4')Че (/е/ь+) /е ехР ((Е/4с Т) )Еь (М'+ 1М) Ее (М 1М)И' (294 5) Из зтого приближенного выражения можно вывести некоторые заключения. Во-первых, скорость коррозии зависит от пло~цадей поверхности металла и примеси: если примеси нет, то А'-0 и мы должны ожидать, что коррозии пе будет. Отсюда следует тривиальный, однако часто аффективный, метод замедления скорости коррозии: нужно покрыть поверхность пленкой, например краской, так, чтобы не было плошадей примеси, открытых для влажной окружающей среды. При прочих равных условиях (т.
е. для реакций коррозии с подобными токами обмена) скорость больше, когда Е,(М'+)М') значительно больше Еь(М+~М); таким образоч быстрая коррозия может происходить, если металл и примесь имеют сильно отличающиеся злектродные потенциалы. Роль токов обмена в определении скорости коррозии можно понять прн рассмотренна случая железа в контакте с кислым раствором, Термодинамически железо может быть окнслено реакцп. ямн (а) н (б) (стр. 555), причем последняя реакция термодинамически предпочтительнее в том смысле, что она в паре с реакцией железа дает большую разность электродных потенциалов.
9Д Динамическая электрохимия Тем не менее для нее ток обмена на поверхности железа равен лишь 10 —" А)см', тогда как ток обмена для выделения водорода на железе равен 10-' А1сМ'. Поэтому последняя реакция происходит быстрее, н железо корроднрует благодаря реакции выделения водорода в кислом растворе. Кроме того, ток обмена зависит от рН раствора 1как и электродные потенциалы), и действителыю очень часто кислотная коррозия зависит от рН. Ингнбирование коррозии.
Для ингибироваиия или предотвращения коррозии применяют ряд методов, Покрытие поверхности некоторым непроницаемым слоем, например краской, может предотвратить доступ влажного воздуха. К сожалению, такая защита оказывается гибельной для поверхности металла, если из-за деектов иоверхности краски открывается доступ влажного воздуха. ислород получает доступ к открытой поверхности металла и может в этих местах оставлять свои электроны, которые расходуются по краям крошсчиых отверстий в краске, куда доступ кислорода более затруднен.
Теперь коррозия происходит под краской, и степснь опасности может быть значительно вы1пе, чем можно предноложнгь арн нечастом осмотре пятен нлн царапни на краске. Почти каждый владелец автомобиля страдает от этого аспекта электрохимии; аналогично коррозия наносит большой ущерб в случае погруженных в воду железных труб и.лн свай.
Другая форма поверхностного покрытия получается гальванизацией; так, железные объекты покрывают цинком. Поскольку 1 1 электродный потенциал реакции — „Хп'++е-~ — „Хп равен — 0,76 В, т. е, более отрицателен, чем потенциал восстановления железа, коррозия цинка термодинамически более предпочтительна н железо сохраняется. В противоположность этому лужение железа оловом приводит к очень быстрой коррозии железа, если поцарапать слой олова; потенциал восстановления олова равен — 0,14 В, н это вызывает окисление железа, Некоторые оксиды стабильны кнпетически и том смысле, что онн адгезируюгся к металлической поверхности н образуют непроницаемый слой: по этой причине алюминий стабилен на воздухе, несмотря на то что потенциал его восстановления сильно отрнпателсн ( — 1,662 В).
Такой тнп аассивайии можно рассмалрива ь как резкое умеиьпюиис тока обмена из-за герметической и и:ляпин поверхности. Еще одним методом зап,иты является изменение котеппиала материала путем нагнетания электронов. Тогда можно расходовать этн избыточные электроны на реакцию восстановления кислорода, и нет необходимости в переходе М в М+. Одним из путей обеспечения избыточного запаса электронов служит кагодная защита. Она достигается соединением материала с имеющим более отрицательный электродный потенциал металлом, таким, как магний ( — 2,363 В).
Магний действует как жергаенный анод, снабжая Часть 8. Изменение 1еис. 99.!8 Кзтодизя зкигита от коррозии. и — с ыевгненнмм ен Хьм: З вЂ” с нннзнменнл~м током. своими собственными электронами железный материал н разрушаясь в этом пропессе (рис.
29.18, и). Замснясмый время от времени блок магния обычно стоит гораздо дешевле, чем копабль, здание или трубопровод, ради которых им и жертвуют. Другим методом сцабжепия электронами является катодяая заа(!!та с использованием тока (рис. 29.18,б). В этом случае электроны берутся от внешнего источпика, и это искл!очаст пеобходнмостьдля железа отдавать собственные электроны. Однако в обоих случаях второй закон термодинамики неумолимо приводит к конечгюму разрушению, Все, что мы можем сделать, — это замсдчить егодействие, умерить сто влияние и не тратить зря время па борьбу с его могуществом. Литература и!!и Еи 7..
Е1ес(годе ргоссззсз. !и Еззауз го сьеппз!гу (Вгзд)еу 3. М., О)1- 1згд !7. и.. Нидзои и. Г., едз), К 19, Асздсойс Ргезз, (опдоп, !971, Восаги д 07А1., йеддр А. К. А'., ртодегп е)ес1госйсп1!з1гу, Р1спшп, Мс» уог)г, 1970. А!Ьегр РА А, Е1сс1годс К)гзс1!сз, С1згепдоп Ргез«, Ок1огд, 1974. Кот!ит б,, Тгезн«е оп с)ес!госйспйзйу, и!зек!ег, Агпз!егдзю, 1965. Низй М. Ян Нсзсбопз о( юо1еси!ез з1 с!сс!годсз, %!!сУ-1п!егзс(еггсе. )4е» Уогй. 1971.
К«нагоняи 5., Ро1епбо!пс(гу; Озй1збоп-гедис1юп роып1)а!з. !и Тссвпсчисз о1 с1югиввгу (%г!ззвегясг А, зпд йи«здсг В. 14„едз.), Ъ'о1. 11А, 1, Ф11е)«1п!егяс!спсс, Ме»' УоФ, !971. Восагь 1 гзуа!., уггзгтиизаа 5. и., Рис) сс1!з; 1йе!г е!ес!госьехп!з!гу, Мсбгзм И!11, Ме» Уог!г, 1969. Задачи 99л. и ханной гтаве ключевым является уравнение Батлерз — Фольмсрв, и нозтозо в нссксиьютх первых задачах иы ряссмотрю! иеьоторыс спасовы, с поиоюьго которых его моткио использовать и обрзкгаться с нви.
Виз юае примите„ 1 что и- 9 н постройте график плотности гоке (+()* кяь' фуньпг!н оеренапринген н т! ипи комиягггой температуре ная а) однозарядного кзмюяа, 6) авухзарнк г гяо лягноид. 29 Динамическая элеяграхинич 56! 29.2. Основная трудность электрохимии состоит в правильном выдерживанин эпакоа. Попрактикуйтесь н этом, выведя уравнение Ватлера — Фольмера для токе анионов по направлению к электролу. Другими словами, найдите выраясе.
ние для /- (-ч-М, результирующий). 29Л Повторите задачу 293, но для анцоиов вместо катионов. 29-4. Типичная плотность тока обмена д.тя разряда Н+ на платине равна 0,79 мА/смз при 25 'С. Какова платность тока на электроде, когда его переиапРЯжеш~ег а) 10 мВ, б) 100 мВ, в) — 5,0 В7 29.5. 1)аотность така обмена для электрода Р
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
