Электрохимические процессы. Коррозия металлов

Окислительно-восстановительными называются химические реакции, сопровождающиеся изменением степени окисления атомов элементов. Степень окисления – это условный заряд атома в молекуле. Она вычисляется исходя из предположения, что все связи между атомами ионные. Окислением называется процесс отдачи электронов, а восстановлением процесс принятия электронов. Окисление и восстановление взаимосвязаны. Окислителем называется вещество, атомы которого принимают электроны, при этом он восстанавливаются. Восстановителем называется вещество, атомы которого отдают электроны, при этом окисляются.

Электрохимические системы

При погружении ме­талла в раствор его соли происходит частичное растворение металла, заключающееся в выходе ионов из кристаллической решетки в раствор.

Значение возникающего электродного потенциала зависит от ряда факторов: от приро­ды металла; от концентрации ионов, образующихся при взаимодействии ме­талла электрода с раствором, от температуры. Поэтому для сравнения элект­родных потенциалов различных металлов выбирают одинаковые — стандартные условия: температуру 25°С (298,15 К), давление 101 325 Па, концентрацию одноименного иона в растворе, рав­ную один моль/л. Электродный потенциал данного метал­ла измеряется по отношению к стандартному водородному электроду, потенциал которого равен 0 В. Если расположить значения стандартных электродных потенциалов для ряда металлов в порядке возрастания величин, то мы получим ряд напряжений металлов.

Li, Са, Zn, Cr, Fe, Pb, H, Cu, Hg, Ag, Au

Положение металла в этом ряду характеризует его окис­лительно-восстановительную способность в водных растворах. Ионы метал­лов являются окислителями, а металлы в виде простых веществ — восстано­вителями. По мере возрастания электродных потенциалов окислительная ак­тивность ионов металлов в растворе увеличивается, а восстановительная способность соответствующих металлов — простых веществ падает.

Теория электрохимических процессов позволила дать научное описание некоторых видов коррозии и разработать меры борьбы с ней.

Коррозия – разрушение металлических изделий и конструкций под воздействием внешней среды. Причиной химической коррозии может быть агрессивная газообразная или непроводящая электрический ток жидкая среда. Электрохимическая коррозия всегда протекает при участии растворов электролитов и наличии деталей из разных металлов или неоднородности состава в каком-либо металлическом изделии. При погружении таких деталей или изделий в раствор электролита (т.е. в токопроводящую среду) или образовании пленки влаги на их поверхности за счет разности потенциалов на разных металлах или неоднородностях образуется электродвижущая сила. Таким образом, появляется гальванический элемент, в результате работы которого корродирует (разрушается) активный металл (с более низким потенциалом) – анод гальванического элемента, а на менее активном металле – катоде – выделяются из раствора ионы этого элемента или протекают другие реакции восстановления. Коррозия в технике является крайне вредным и нежелательным явлением.

Для предупреждения коррозии используются различные способы, включая защиту металлических поверхностей с помощью покрытий, применение специальных сплавов, снижение коррозионной активности среды специальными добавками – ингибиторами коррозии, электрохимические методы.

Целью настоящей работы является изучение окислительно-восстановительных и, в частности, коррозионных процессов, а также способов защиты металлов от коррозии.