В основе коррозийных процессов лежат окислительно-восстановительные реакции металлов с окружающей средой, сопровождающиеся переходом металлов в более термодинамически устойчивое состояние.
Рассмотрим коррозию железа как электрохимический процесс. Ржавление железа есть не что иное, как анодная реакция
Катодная реакция – восстановление атмосферного кислорода:
Водородные ионы поставляет вода. Если бы в воде не было растворенного кислорода, то коррозия была бы невозможна. Следовательно, железо корродирует в слое воды, насыщенном кислородом. Таким образом, начальную стадию коррозии железа можно передать реакцией
2Fe + O2 + 4H+ → 2FeO + 2H2O. |
На скорость коррозии существенное влияние оказывает концентрация ионов H+. Повышение pH приводит к замедлению коррозии, поскольку восстановление O2 из H2O замедляется. При pH = 9–10 коррозия железа практически прекращается. Известно, что в водной среде ионы Fe2+ в присутствии кислорода окисляются до Fe3+. Вторая стадия коррозии соответствует реакции образования гидратированного оксида железа (ржавчины) Fe2O3∙nH2O (рис. 7.4):
4Fe2+ + O2 + 4H2O + xH2O = 2Fe2O3∙xH2O + 8H+. |
Рисунок 7.4 Коррозия железа кислородом воздуха, растворенным в воде |
Для защиты железа от коррозии используются всевозможные покрытия: краска, слой металла (олова, цинка). При этом краска и олово предохраняют от коррозии до тех пор, пока защитный слой цел. Появление в нем трещин и царапин способствует проникновению влаги и воздуха к поверхности железа, и процесс коррозии возобновляется, причем в случае оловянного покрытия он даже ускоряется, поскольку олово служит катодом в электрохимическом процессе (рис. 7.5).
Рисунок 7.5 Коррозия «белой жести» |
Оцинкованное железо ведет себя иначе. Поскольку цинк выполняет роль анода, то его защитная функция сохраняется и при нарушении цинкового покрытия (рис. 7.6).
Рисунок 7.6 Катодная защита в оцинкованном железе |
Катодная защита широко используется для уменьшения коррозии подземных и подводных трубопроводов и стальных опор высоковольтных передач, нефтяных платформ и причалов.
Рисунок 7.7 Катодная защита подземного трубопровода |
Исследование свойств хрома и его соединений
Хром и его
соединения активно используются в промышленном производстве, особенно в
металлургии, химической, огнеупорной промышленности. Область его применения
достаточно широка, поэтому угл ...
Алмазы и их применение
Алмазы представляют собой интереснейший и
необыкновеннейший ресурс. Ранее, вплоть до XV века,
человечество знало лишь одну сторону этого удивительного минерала: то, что они
необык ...
Промышленная технология производства катализатора дегидрирования изоамиленов в изопрен марки КИМ-1
Одним из основных направлений
развития химической промышленности является создание мощного современного
производства пластических масс и каучуков. Особо важное значение приобретают
мономеры ...