- •Окислительно-восстановительные реакции.
- •Составление уравнений овр.
- •Двойной электрический слой. Окислительно-восстановительный (электродный) потенциал.
- •2. Гальванические элементы. Электродвижущая сила (э.Д.С.) и ее измерение.
- •Окислительно-восстановительная способность двух форм электрохимической системы.
- •Эдс как количественная характеристика возможности протекания окислительно-восстановительного процесса.
- •Уравнение Нернста.
- •Уравнения электродного потенциала.
- •1.Взаимодействие металлов с кислотами, в которых окислитель – катион водорода.
- •2.Взаимодействие металлов с водой.
- •3.Взаимодействие металлов с растворами щелочей.
- •4.Взаимодействие металлов с концентрированной серной кислотой.
- •5.Взаимодействие металлов с азотной кислотой (разб. И конц.).
- •Взаимодействие металлов с растворами солей.
- •Взаимодействие концентрированной серной с неметаллами-восстановителями.
- •Взаимодействие азотной кислоты с неметаллами
- •Окислительно-восстановительные свойства воды.
- •Взаимодействие металлов с кислородом, азотом, водородом и углеродом.
- •Взаимодействие металлов с кислородом и образование оксидной пленки.
- •Взаимодействие металлов с азотом.
- •Коррозия металлов
- •Газовая коррозия
- •Образование оксидной пленки на металлах
- •Атмосферная коррозия
- •Электрохимическая коррозия
- •Методы защиты от коррозии.
- •1. Модификация самого металла:
- •2.Отделение (предохранение) металла от окружающей среды с помощью защитных покрытий.
- •3.Электрохимические методы защиты (суть – заставить разрушаться болванкам).
- •4.Химическая обработка для повышения коррозионной стойкости (пассивация поверхности металла) - то, что не использовалось в выше приведенных методах, часто в расплавах или при повышенных температурах.
- •5.Специальная обработка электролита или среды, в которой находится металл (удаление или уменьшение концентрации веществ, вызывающих коррозию).
- •Измерение э.Д.С. Химических источников тока.
- •Виды электродов
- •Обратимые электроды
- •Электроды 1-го рода — электроды, состоящие из металла, погруженного в раствор его соли;
- •Ионоселективные мембранные электроды.Электроды с ионообменной мембраной с фиксированными зарядами — стеклянный электрод;
- •Химические источники электрической энергии (хиээ)
- •Аккумуляторы.
- •Типы аккумуляторов
- •Свинцово-кислотные аккумуляторы.
- •Принцип действия
- •Устройство
- •Литий-ионные аккумуляторы.
- •Литиевые элементы различных электрохимических систем
- •Электролиз.
- •Законы электролиза м. Фарадея.
- •Практическое применение электролиза.
- •Электрофорез и электродиализ.
- •Металлы и сплавы.
- •Классификация металлов.
- •Основные методы получения металлов.
- •Получение металлов высокой чистоты.
- •Металлы и сплавы
- •Введение
- •1. Методы аналитической химии
- •2. Классификация химических и физико-химических методов
- •3. Качественный анализ
- •3.1. Методика проведения качественного анализа
- •3.2. Лабораторные работы по теме «Качественный анализ» Лабораторная работа №1 Химический анализ природной воды
- •Лабораторная работа №2 Анализ металлов и сплавов
- •4. Количественный анализ
- •4.1. Титриметрические методы анализа
- •4.2. Расчеты в титриметрическом методе анализа
- •4.3. Методика выполнения титриметрического анализа
- •4.4. Метод кислотно-основного титрования
- •4.5. Общие представления о других методах титриметрического анализа
- •4.6. Лабораторные работы по теме «Количественный анализ» Лабораторная работа №1 Определение концентрации гидроксида натрия в растворе
- •Лабораторная работа № 2 Анализ воды на ионы хлора методом аргентометрического титрования
- •5. Физико-химический анализ
- •5.1.Термический анализ
- •5.2. Диаграмма плавкости двух металлов с неограниченной растворимостью в жидком и полной нерастворимостью в твердом состоянии
- •5.3. Диаграмма плавкости двух металлов, образующих химическое соединение
- •5.4. Диаграмма плавкости двух металлов, образующих непрерывный ряд твердых растворов
Атмосферная коррозия
Атмосферная коррозия протекает в среде практически тех же газов, что и газовая коррозия (кроме водорода и монооксида углерода): Н2О, кислород, диоксиды серы, оксиды азота, галогены,хлороводород, сероводород и др. Во влажной воздушной атмосфере вода служит растворителем для газов, изменяется кислотность дождевой влаги, и идут процессы химического взаимодействия с разбавленными кислотами, а в почвенной влаге, где присутствуют ионы металлов, реакции с растворами солей. Иногда процессы протекают при невысоких температурах точно также, как при высоких:
Fe +2H2S + O2 = 2FeS + 2H2O
2Fe +3SO2 + 3O2 = Fe2(S04)3
При окислении металлов в присутствии воды образуются не только оксиды, гидроксиды, соли:
4Fe +6H2O + 3О2 = 4Fe(0H)3
2Cu +4HCl + О2 = 2CuCl2 +2H2O
Одновременно с химической может протекать электрохимическая коррозия, т.к. поверхность металлов имеет механические неоднородности и дефекты, а также в разной степени покрыты оксидными пленками.
Электрохимическая коррозия
Электрохимическая коррозия – это самопроизвольное разрушение металлов в результате образования ГЭ в средах, проводящих ток. ГЭ –система. Состоящая из двух электродов, погруженных в раствор электролита и имеющих разные значения ЭП. Электрод, на котором идет процесс окисления называется АНОДОМ, а второй электрод, на котором происходи процесс восстановления – катодом. Е = Ек – Еа. Поскольку ЭДС работающего ГЭ положительна, то эта формула дает ответ на важный вопрос: какой из двух электродов является анодом, а какой - катодом. Анодом будет электрод с более отрицательным значением ЭП по сравнению с потенциалом катода (схема элемента Даниэля-Якоби).
При электрохимической коррозии электролитом могут быть любые водосодержащие системы: вода морей, рек, озер и т.д., почва, влажный воздух с растворенными в нем газами (см выше).
Коррозия при контакте двух металлов различной активности: Контакт двух металов: железо-медь (нейтральная и кислая среда).
В дальнейшем происходят следующие реакции:
Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2
Fe(OH)2 + 2Н2О + О2 4 Fe(OH)3
Коррозия при контакте металла с токопроводящей неметаллической примесью.
Металл в этой паре всегда является анодом, т.к. металл всегда более сильный восстановитель, чем неметалл: Емет Енемет.
В сплавах на основе железа – это углерод (графит) и цементит Fe3C, образующийся из углерода. Сплавы, являющиеся твердыми растворами или механическими смесями, при наличии физической однородности, химически неоднородны, т.к. обладают в каждой микрообласти различной концентрацией компонентов, или соседние кристаллы (зерна) могут быть разного состава, и образовывать множество микрогальванических элементов. Например, на поверхности серого чугуна можно наблюдать включения графита, поэтому в присутствии влаги может иметь место язвенная коррозия. Чтобы устранить возможность образования микроэлементов в твердых растворах, необходимо концентрацию путем длительного отжига несколько ниже Тпл.
Коррозия при неодинаковой аэрации (доступе кислорода).
Та часть металла, к которой есть свободный доступ кислорода, имеет защитную оксидную пленку: Еокс Емет, поэтому участок поверхности, не имеющий доступа к кислороду боле химически активен и является анодом по отношению к участку аэрированному. Усиленно ржавеют места соприкосновения склепанных деталей, особенно в местах склепки. Труба в грунте или в воде корродирует в большей степени в тех частях, которые погружены в грунт или в воду.
Разрушение металлов при неодинаковой механической обработке.
При сверлении, волочении, обточке, штамповке и других видах механической обработки часть энергии расходуется на увеличение поверхностной энергии обработанного участка (явление наклепа). При этом увеличивается химическая активность этих участков: Еобр Енеобр. Следует помнить, что G = -zFE (чем больше энергия, тем меньше потенциал).
Электрохимическая коррозия, вызванная наличием внешней разности потенциалов (блуждающие токи).
Блуждающие токи возникают в результате случайного возникновения разности потенциалов за счет нарушения изоляции или утечки тока из близлежащих электрических линий в окружающую среду: почву, водоемы, влажные стены, металлические перила (около ж/д станций, где ходят электропоезда). Вблизи трамвайных и ж/д путей токи являются причиной разрушения (коррозии), подземных металлических коммуникаций, сооружений, трубопроводов, оболочек кабелей, и т.д. Причина в следующем. Если сопротивление почвы невелико, то при плохой изоляции часть тока от проводов может дать ответвление и через рельсы перетечь к трубе, проходящей в земле, которую можно считать проводником, парраллельно соединенным с рельсом. Потом эти токи опять возвращаются к рельсам в другом месте. Этому способствует высокая проводимость почвы и значительное сопротивление в местах стыков рельс. В сырую погоду 15-20% тока может уходить с рельс в почву. Те места, где токи входят в металлическую конструкцию (трубу) становятся катодом, места выхода – анодом. Анодные участки подвержены коррозии и разрушаются. Для того, чтобы предотвратить коррозию металлоконструкций в земле, вызванную блуждающими токами, применяют протекторную защиту (более химически активные металлы – пластины из алюминия, цинка зарывают под рельсами), особенно там, где много стыков трамвайных и ж/д путей.