Пользуясь таблицей восстановительных потенциалов и рядом напряжений металлов, укажите, какие металлы являются термодинамически неустойчивыми в следующих эксплуатационных средах: кислая среда в присутствии растворенного кислорода; щелочная среда (рН=10) без кислорода; соляная кислота. Ответ поясните.
Решение
Термодинамическая возможность коррозии определяется знаком ∆G. Если ∆G>0, коррозия термодинамически невозможна, если ∆G<0, то протекание коррозии возможно.
Величина ∆G связана с ЭДС соотношением:
∆G = -nF∆Е, где
n- число электронов;
F – постоянная Фарадея;
∆Е – ЭДС гальванического элемента.
Из данной формулы можно сделать вывод, что коррозия возможна в случае, если ЭДС гальванического элемента положительна (в этом случае ∆G<0).
ЭДС коррозионного гальванического элемента рассчитывается по формуле:
∆Е = EОкислителя- Eвосстановителя
Таким образом, коррозия термодинамически возможна, если
EОкислителя>Eвосстановителя
Сведем ответ в таблицу (стандартные потенциалы окислителей и металлов берем из таблицы 4 в приложении пособия):
Эксплуатационная среда Процесс на катоде Eокислителя0,
В Металлы, термодинамические неустойчивые в данной среде Потенциалы металлов Eвосстановителя0,
В
кислая, в присутствии растворенного кислорода O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O EO2/H2O0= +1,23 В
от Li до Hg от -3,02 В (для лития) до +0,85 В (для ртути) включительно
щелочная (рН=10) без кислорода 2H2O + 2e- → H2 + 2OH- E2H2O/H20= -0,059pH= -0,059∙10= -0,59 В от Li до Cr от -3,02 В (для лития) до -0,74 В (для хрома) включительно
соляная кислота 2H+ + 2e- → H2 E2H+/H20=0 В
от Li до W от -3,02 В (для лития) до -0,05 В (для вольфрама) включительно