Корозія металів в хімії

При зіткненні з навколишнім середовищем багато метали, а також сплави на основі металів можуть піддаватися руйнуванню за рахунок хімічної взаємодії (ОВР з речовинами, що знаходяться в навколишньому середовищі). Такий процес називається корозією.

Розрізняють корозію в газах (газова корозія), яка відбувається при високих температурах у відсутності впливу вологи на поверхні металів, і електрохімічної корозії (корозія в розчинах електролітів, а також корозія у вологому атмосфері). В результаті газової корозії на поверхні металів утворюються оксидні, сульфідні і т.д. плівки. Цьому виду корозії піддаються арматура печей, деталі двигунів внутрішнього згоряння і т.д.

В результаті електрохімічної корозії окислення металу може приводити як до утворення нерозчинних продуктів, так і переходу металу в розчин у вигляді іонів. Цьому типу корозії піддаються трубопроводи, що знаходяться в землі, підводні частини кораблів і т.д.

Будь розчин електроліту - водний розчин, а в воді містяться кисень і водень, здатні до відновлення:

Ці елементи є окислювачами, які викликають електрохімічну корозію.

При написанні процесів, що відбуваються при електрохімічної корозії важливо враховувати стандартні електродні потенціали (ЕП). Так, в нейтральному середовищі ЕП процесу 1 дорівнює 0,8B, тому окислення киснем піддаються метали ЕП яких менше, ніж 0,8B (метали, розташовані в ряду активності від його початку до срібла).

ЕП процесу 2 - -0,41В, значить окислення воднем піддаються тільки ті метали, потенціал яких нижче, ніж -0,41В (метали, розташовані в ряду активності від його початку до кадмію).

На швидкість корозії великий вплив надаю домішки, які може містити той чи інший метал. Так, якщо в металі є домішки неметаллического характеру, а їх ЕП вище, ніж ЕП металу, то швидкість корозії істотно підвищується.

види корозії

При корозії на електродах (анод і катод) відбуваються електрохімічні реакції, які можна записати відповідними рівняннями. Так, в кислому середовищі електрохімічна корозія протікає з водневою деполяризацією, тобто на катоді виділяється водень (1). У нейтральному середовищі електрохімічна корозія протікає з кисневою деполяризацією - на катоді відбувається відновлення води (2).

А (анод) (-): Me - ne → Me n + - окислення

К (катод) (+): 2H + + 2e = H2 ↑ - відновлення (1)

А (анод) (-): Me - ne → Me n + - окислення

К (катод) (+): O2 + 2H2 O + 4e → 4OH - - відновлення (2)

У разі атмосферної корозії на електродах відбуваються такі електрохімічні реакції (причому на катоді, в залежності від середовища можуть протікати різні процеси):

А (анод) (-): Me → Me n + + ne

К (катод) (+): O2 + 2H2 O + 4e → 4OH - (в лужному і нейтральному середовищі)

К (катод) (+): O2 + 4H + + 4e → 2H2 O (в кислому середовищі)

Захист від корозії

Для захисту від корозії застосовують такі методи: використання хімічно стійких сплавів; захист поверхні металів покриттями, в якості яких найчастіше використовують метали, що покриваються на повітрі оксидними плівками, стійкими до дії зовнішнього середовища; обробка корозійного середовища; електрохімічні методи (катодний захист, метод протекторів).

Приклади розв'язання задач

Деталь складається зі сплаву магнію і марганцю. Який метал буде швидше руйнуватися при корозії? Запишіть рівняння анодного і катодного процесів при корозії в кислому середовищі. Значення стандартних електродних потенціалів E (Mg 2+ / Mg) = -2,37В, E (Mn 2+ / Mn) = -1,18В.

В першу чергу корозії піддаються активні метали (володіють найбільшими негативними значеннями стандартних електродних потенціалів), в даному випадку - це магній.