Два металла находятся в контакте друг с другом. Какой металл из заданной пары будет подвергаться коррозии? Определите термодинамическую возможность коррозии этого металла с указанной деполяризацией при заданном значении рН (Т = 298 К). Концентрация ионов металла в водном растворе 0,001 моль/дм3. Парциальные давления водорода и кислорода имеют следующие значения: р(Н2) = 5∙10-7 атм; р(О2) = 0,21 атм.
Напишите электронные уравнения процессов, протекающих на анодном и катодном участках. Для защиты данного металла от коррозии подберите анодное и катодное покрытия и составьте уравнения процессов при нарушении данного покрытия в растворе соляной кислоты.
Дано: Ag – Ni, рН = 7, деполяризация водородная.
Решение
Е0(Ag+/Ag) = + 0,799 В; Е0(Ni2+/Ni) = -0,250 В.
С учетом концентраций ионов металла в растворах потенциалы на границе металл – раствор, соответственно равны
EAg+/Ag=EAg+/Ag0+0,059n1∙lgAg+,
где Е0(Ag+/Ag) – стандартный электродный потенциал, равен + 0,799 В;
п1 – число электронов, участвующих в электродном процессе, для серебра равно 1;
[Ag+] – концентрация ионов металла в водном растворе 0,001 моль/дм3.
EAg+/Ag=0,799+0,0591∙lg0,001=0,622 (В).
ENi2+/Ni=ENi2+/Ni0+0,059n2∙lgNi2+,
где Е0(Ni2+/Ni) – стандартный электродный потенциал, равен -0,250 В;
п2 – число электронов, равно 2;
[Ni2+] - концентрация ионов металла в водном растворе 0,001 моль/дм3.
ENi2+/Ni=-0,250+0,0592∙lg0,001=-0,338 (В).
Потенциал никелевого электрода меньше, чем потенциал серебряного электрода, анодный участок – никелевая пластина, катодный участок – серебряная пластина.
Схема коррозионного элемента при рН = 7 имеет вид:
(-) А: Ni | H2О | Ag :K (+)
A) Ni0 – 2e → Ni2+;
K) 2H2О + 2e → H20 + 2ОН-
Возможен побочный процесс:
Ni2+ + 2ОН- = Ni(ОН)2.
Потенциал анодного процесса равен
ENi2+/Ni=-0,250+0,0592∙lg0,001=-0,338 (В).
Потенциал катодного процесса равен
Е(2Н2О/Н2 + 2ОН-) = Е0(2Н2О/Н2 + 2ОН-) + 0,059рOH - 0,0295∙lgpH2.
Е0(2Н2О/Н2 + 2ОН-) = -0,828 В;
при рН = 7 рОН = 14 – 7 = 7;
Е(2Н2О/Н2 + 2ОН-) = -0,828 + 0,059∙7 – 0,0295∙lg(5∙10-7) = -0,230 (В).
ε = Е(2Н+/Н2) - Е(Ni2+/Ni);
ε = -0,230 – (-0,338) = 0,108 (В).
∆G = - n∙F∙ε,
где ∆G – изменение энергии Гиббса в результате коррозии, Дж/моль;
п – число электронов, участвующих в коррозионных процессах, равно 2;
F – постоянная Фарадея, равна 96500 Кл.
ε – разность катодного и анодного потенциалов, равно 0,108 В.
∆G = - 2∙96500∙0,108 = -20844 (Дж/моль).
Так как энергия в ходе коррозионного процесса уменьшается, то процесс коррозии термодинамически возможен.
Анодное покрытие должно иметь потенциал меньший, чем потенциал анода
Задать вопрос
на новый заказ в Автор24.
