В таблице 3 приведены упругости диссоциации РМеО оксидов двух металлов. Будут ли корродировать эти металлы:
а) на воздухе; б) в вакууме давление воздуха в котором равно 10 3 Па? Температура 1000 °С. Ответ обоснуйте.
№
п/п
3.1 РМеО, Па
Ме1
Ме2
3.6 10 - 4 0,4
Решение
Принципиальная возможность протекания реакции окисления металла определяется изобарно-изотермическим потенциалом Gт. (энергией Гиббса).
Чтобы определить Gт, нужно произвести расчёт по формуле:
Gт = RT (lg РМеО – lg РО2),
где РМеО – равновесное парциальное давление кислорода или упругость диссоциации оксида;
РО2 – фактическое давление кислорода
Рассчитаем значение Gт. Для Ме1
а) на воздухе;
РМеО, Па =10-4
В обычных атмосферных условиях Po2 является парциальным давлением ки-
слорода и составляет ~ 0,21 атм.
РО2 = 21,2*103Па
Gт = 8,31*1273 *(lg10-4 – lg21,2*103) =- 87802Дж /моль =-87,802кДж/моль
Gт< 0, то коррозия возможна;
Б) в вакууме
РМеО, Па =10- 4
При Р возд =10 -3 Па РО2 = 2,1* 10 -4Па
Gт = 8,31*1273 *(lg10-4 – lg 2.1*10 -4) =- 13752Дж /моль =- 13,752кДж/моль
Gт< 0, то коррозия возможна;
а) на воздухе;
РМеО, Па =0,4
РО2 = 21,2*103Па
Gт = 8,31*1273 *(lg0,4 – lg21,2*10 3) = - 49909Дж /моль = - 49,91Кдж /моль
Gт< 0, то коррозия возможна;
Б) в вакууме
РМеО, Па =0,4
При Р возд =10 -3 Па РО2 = 2,1* 10-4Па
Gт = 8,31*1273 *(lg0,4 – lg2,1*10 -4) = +35776Дж /моль = 35,78кДж
Gт> 0, то коррозия не возможна;
Задание 4
Рассчитать ЭДС, потенциал каждого из электродов, определить возможность коррозии
№ задания Ме1
Концентрация раствора С, моль/л Ме2
Концентрация раствора С, моль/л ЭДС
4.1 Mg 1 Cr 0,01
Решение
Для магниевого электрода, концентрация раствора 1 моль/л, следовательно E (Mg / Mg 2+ )= Eº (Mg / Mg 2+ ) =-2,363В
Для хромового электрода:
E (Cr / Cr 3+ )= Eº (Cr / Cr 3+ )) + (0,059/n) ·lg(Cr 3+) =
= –0,744 + (0,059/3) ·lg(0,01) = -0,783 В
E (Cr / Cr 3+ ) > E (Mg / Mg 2+ )=
ЭДС гальванического элемента можно рассчитать, как разность потенциалов :
ЭДС = EК – ЕА
Катодом - электродом, на котором протекает процесс восстановления, в гальваническом элементе будет электрод, имеющий большее значение стандартного электродного потенциала
В данной паре катодом является Cr
ЭДС = - 0,783 – (- 2,363) = 1,580В
При электрохимической коррозии изменение свободной энергии можно выразить следующим образом:
ΔG = – E*n *F
где ΔG – изменение свободной энергии, кДж/моль; Е – ЭДС гальванической системы, В; п – степень окисления иона металла; F – число Фарадея