Разделы презентаций
- Разное
- Английский язык
- Астрономия
- Алгебра
- Биология
- География
- Геометрия
- Детские презентации
- Информатика
- История
- Литература
- Математика
- Медицина
- Менеджмент
- Музыка
- МХК
- Немецкий язык
- ОБЖ
- Обществознание
- Окружающий мир
- Педагогика
- Русский язык
- Технология
- Физика
- Философия
- Химия
- Шаблоны, картинки для презентаций
- Экология
- Экономика
- Юриспруденция
Электродные потенциалы и электродвижущие силы
Содержание
- 1. Электродные потенциалы и электродвижущие силы
- 2. Гальванический элемент (ГЭ) Даниэля-Якоби
- 3. Схема двойного электрического слоя (а) и (б); распределение заряда в объеме электролита (в)
- 4. СХЕМА ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА ДАНИЭЛЯ-ЯКОБИ (-) Zn|ZnSO4||CuSO4|Cu (+)Zn
- 5. ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ РАБОТЕ ГЭ 1. ОКИСЛЕНИЕ
- 6. Электродвижущая сила гальванического элементаМаксимальное значение напряжения ГЭ,
- 7. Связь полезной работы, которую может совершить ток
- 8. Стандартный водородный электрод сравненияЭлектродный потенциал водородного электрода
- 9. Слайд 9
- 10. Уравнение Нернста где R-универсальная газовая постоянная, равная
- 11. формулу Нернста подставить числовые значения констант R
- 12. Задача. Составьте схему,
- 13. Решение.Выберем табличное значение стандартного электродного потенциала цинка,
- 14. =+=-0,76 +0,0295 lg10-1= -0,7895 В
- 15. Классификация ХИТ 1. гальванические элементы (первичные ХИТ),
- 16. По типу используемого электролита химические источники тока
- 17. Слайд 17
- 18. Свинцово-кислотный аккумулятор — наиболее распространенный на
- 19. Химическая реакция: Принцип действия Принцип работы свинцово-кислотных
- 20. Устройство Элемент свинцово-кислого аккумулятора состоит из положительных
- 21. На практике в свинец решёток добавляют сурьму
- 22. ПараметрыУдельная энергоемкость (Вт·ч/кг): около 30-40 Вт·ч/кг. Удельная
- 23. Хранение Свинцово-кислотные аккумуляторы необходимо хранить в
- 24. Литий-ионный аккумуляторЛитий-ионный аккумулятор (Li-ion) — тип электрического
- 25. При заряде литий-ионных аккумуляторов протекают следующие реакции:на
- 26. Литий-ионный аккумулятор
- 27. Характеристики Энергетическая плотность: 110 ... 160 Вт.ч
- 28. Недостатки Li-ion аккумуляторы могут быть опасны при
- 29. Оптимальные условия хранения Li-ion-аккумуляторов достигаются при 70%-ом
- 30. На катализаторе анода молекулярный водород диссоциирует и
- 31. электролиз
- 32. Электролизом называют процессы, происходящие на электродах под
- 33. Электролиз растворов
- 34. Слайд 34
- 35. Для выбора наиболее вероятного процесса
- 36. 2 . На катоде образуются: а) при
- 37. В случае использования активного (растворимого) анода (из
- 38. Электролиз раствора хлорида меди(II)
- 39. Слайд 39
- 40. Слайд 40
- 41. Слайд 41
- 42. ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОЛИЗАМасса вещества, выделившегося на электроде
- 43. первый закон Фарадеяколичествo электричества Q это произведение
- 44. 1F = =6.02·1023·1.6·10-19=96500 Кл= 26,8 А·ч1F=96500 Кл = 26,8 А·ч
- 45. Второй закон Фарадея Химический эквивалент элемента, равен
- 46. Объединенный закон Фарадея:где m – масса образовавшегося
- 47. ВЫХОД ВЕЩЕСТВА ПО ТОКУ
- 48. На графитовом аноде будет выделяться кислород, так
- 49. По условию задачи пропущено 2F электричества, так
- 50. Коррозия металлов
- 51. Коррозия — это разрушение металлов в результате
- 52. Коррозия — самопроизвольный процесс и соответственно протекает
- 53. Химическая коррозияХимическая коррозия, характерна для сред, не
- 54. Уравнение реакции окисления металлов кислородом можно записать в общем виде:
- 55. Электрохимическая коррозияЭлектрохимическая коррозия характерна для сред, имеющих
- 56. Электрохимическая коррозия может протекать: а) в электролитах
- 57. Электроны в процессе коррозии не выходят из
- 58. Механизм электрохимической коррозииКоррозия металлов в средах, имеющих
- 59. Наиболее часто при коррозии наблюдается восстановление молекул
- 60. Ионы или молекулы, которые восстанавливаются на катоде,
- 61. Пример 1. Как происходит коррозия цинка, находящегося
- 62. Пример 1. Как происходит коррозия цинка, находящегося
- 63. ЭДС системы равна разности потенциалов окислителя и
- 64. Анодный процесс: А: Zn0 + 2e=
- 65. ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИКоррозию металлов можно затормозить
- 66. Все методы защиты условно делятся на следующие
- 67. Легирование металлов - эффективный (хотя и дорогой)
- 68. В качестве таких компонентов применяют
- 69. Защитные покрытияЗащитные покрытия. Слои, искусственно создаваемые на
- 70. а) Металлические покрытия.Материалами для металлических защитных покрытий
- 71. К катодным покрытиям относятся покрытия, потенциалы которых
- 72. Металлические покрытия:анодное (оцинкованное железо)катодное (никелированное железо)
- 73. Для получения металлических защитных покрытий применяются различные
- 74. б) К органическим покрытиям относятся лакокрасочные покрытия,
- 75. Образование на поверхности металлических изделий защитных оксидных
- 76. Электрохимическая защита (протекторная)осуществляется присоединением к защищаемой конструкции
- 77. Катодная защитаСущность катодной защиты заключается в том,
- 78. Изменение свойств коррозионной среды.Для снижения агрессивности среды
- 79. Для защиты от коррозии широко применяют ингибиторы.Ингибитором
- 80. Защита от коррозии блуждающими токами.Токи, ответвляющиеся от
- 81. Борьба с коррозией блуждающими токами заключается,
- 82. Скачать презентанцию
Гальванический элемент (ГЭ) Даниэля-Якоби
Слайды и текст этой презентации
Слайд 4СХЕМА ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО ЭЛЕМЕНТА ДАНИЭЛЯ-ЯКОБИ
(-) Zn|ZnSO4||CuSO4|Cu (+)
Zn – анод (электрод,
на котором протекает процесс окисления);
Сu – катод (электрод, на котором
протекает процесс восстановления)Токообразующая реакция :
Zn + Cu+2 = Cu + Zn+2
Слайд 5ПРОЦЕССЫ, ПРОТЕКАЮЩИЕ ПРИ РАБОТЕ ГЭ
1. ОКИСЛЕНИЕ НА АНОДЕ :
Zn0 – 2е- = Zn+2
2. ВОССТАНОВЛЕНИЕ НА КАТОДЕ : Сu+2
+ 2e- = Сu03. ДВИЖЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ПО ВНЕШНЕЙ ЦЕПИ ОТ АНОДА К КАТОДУ
4. НАПРАВЛЕННОЕ ДВИЖЕНИЕ ИОНОВ В РАСТВОРЕ : КАТИОНОВ - К КАТОДУ; АНИОНОВ – К АНОДУ
Слайд 6Электродвижущая сила гальванического элемента
Максимальное значение напряжения ГЭ, соответствующее обратимому протеканию
процесса, называется электродвижущей силой (э.д.с.)ГЭ
Е = φ катода – φ
анода,где φ – потенциал металлического электрода
Слайд 7Связь полезной работы, которую может совершить ток с Е:
A =
nFE, где
F – число Фарадея = 96500 Кл (А·с);
n -
число электронов, участвующих в окислительно-восстановительной реакции При Р,Т =const : ΔG = - nFE,
где ΔG - энергия Гиббса
ΔG = - RT ln Кравн, отсюда
RT ln Kравн = nFE
Слайд 8Стандартный водородный электрод сравнения
Электродный потенциал водородного электрода принят равным нулю;
поэтому электродный потенциал, который требуется измерить, равен наблюдаемой ЭДС элемента
Е, состоящего из испытуемого полуэлемента и водородного электрода сравненияE = Ex - 0 = Ex .
1 - сосуд, 2 - платиновый электрод, 3 - стеклянная трубка, 4, 8 - краны, 5 - трубка для ввода водорода, 6 - гидравлический затвор,
7 - сифон.
Слайд 10Уравнение Нернста
где R-универсальная газовая постоянная, равная 8.31 Дж/(моль*K);
T-абсолютная температура;
F-число
Фарадея, равное 96500 Кл/моль;
n-число молей электронов, участвующих в процессе.
Слайд 11формулу Нернста подставить числовые значения констант R и F и
перейти от натуральных логарифмов к десятичным
(lnN = 2,303lgN),
то
при T=298K получим 
Слайд 12
Задача.
Составьте схему, напишите электронные уравнения электродных процессов и
вычислите ЭДС гальванического элемента, состоящего из пластин цинка и железа,
погруженных в растворы своих солей с концентрацией 0,1 моль/л.
Слайд 13Решение.
Выберем табличное значение стандартного электродного потенциала цинка, который равен:
Е0 Zn / Zn2+ = -0.76 В и железа
Е0 Fe / Fe2+ = -0,44 В.Схема гальванического элемента:
-(A) Zn / Zn2+,10-1моль/л // Fe2+,10-1моль/л / Fe (K) + ,
электродные реакции:
А: Zn 0– 2 е → Zn 2+ (окисление)
К: Fe 2+ + 2 е → Fe 0 (восстановление)
Слайд 14=
+
=-0,76 +0,0295 lg10-1= -0,7895 В
=-0.44
+ 0.0295 lg10-1=-0.4695 B
ЭДС (Е) гальванического элемента равна:
Е =
- = -0,4695 – (-0,7895)=0,32 В =
+
=
=
Слайд 15Классификация ХИТ
1. гальванические элементы (первичные ХИТ), которые из-за необратимости протекающих
в них реакций, невозможно перезарядить;
2. электрические аккумуляторы (вторичные ХИТ) —
перезаряжаемые гальванические элементы, которые с помощью внешнего источника тока (зарядного устройства) можно перезарядить; 3. топливные элементы (электрохимические генераторы) — устройства, подобные гальваническому элементу, но отличающееся от него тем, что вещества для электрохимической реакции подаются в него извне, а продукты реакций удаляются из него, что позволяет ему функционировать непрерывно.
Слайд 16По типу используемого электролита химические источники тока делятся на
кислотные (например
свинцово-кислотный аккумулятор, свинцово-плавиковый элемент),
щелочные (например ртутно-кадмиевый элемент, никель-цинковый аккумулятор)
, солевые (например, марганцево-магниевый элемент, цинк-хлорный аккумулятор).
Слайд 18Свинцово-кислотный аккумулятор — наиболее распространенный на сегодняшний день тип аккумуляторов,
изобретен в 1859 году французским физиком Гастоном Планте.
Слайд 19Химическая реакция:
Принцип действия
Принцип работы свинцово-кислотных аккумуляторов основан на электрохимических реакциях
свинца и диоксида свинца в сернокислотной среде. Во время разряда
происходит восстановление диоксида свинца на катоде и окисление свинца на аноде. При заряде протекают обратные реакции, к которым в конце заряда добавляется реакция электролиза воды, сопровождающаяся выделением кислорода на положительном электроде и водорода — на отрицательном.Катод:
Анод:
Слайд 20Устройство
Элемент свинцово-кислого аккумулятора состоит из положительных и отрицательных электродов, сепараторов
(разделительных решеток) и электролита. Положительные электроды представляют собой свинцовую решётку,
а активным веществом является окись свинца (PbO2). Отрицательные электроды также представляют собой свинцовую решётку, а активным веществом является губчатый свинец (Pb).
Слайд 21На практике в свинец решёток добавляют сурьму в количестве 1-2 %
для повышения прочности. Электроды погружены в электролит, состоящий из разбавленной
серной кислоты (H2SO4). Наибольшая проводимость этого раствора при комнатной температуре (что означает наименьшее внутреннее сопротивление и наименьшие внутренние потери) достигается при его плотности 1,26 г/см3. Однако на практике, часто в районах с холодным климатом применяются и более высокие концентрации серной кислоты, до 1,29 −1,31 г/см3. (Это делается потому, что при разряде свинцово-кислотного аккумулятора плотность электролита падает, и температура его замерзания, т.о, становится выше, разряженный аккумулятор может не выдержать холода.)В новых версиях свинцовые пластины (решетки) заменяют вспененным карбоном, покрытым тонкой свинцовой пленкой, а жидкий электролит может быть желирован силикагелем до пастообразного состояния.
Слайд 22Параметры
Удельная энергоемкость (Вт·ч/кг): около 30-40 Вт·ч/кг.
Удельная энергоплотность (Вт·ч/дм³): около
60-75 Вт·ч/дм³.
ЭДС: 2,1 В.
Рабочая температура: от минус 40
до плюс 40 
Слайд 23Хранение
Свинцово-кислотные аккумуляторы необходимо хранить в заряженном состоянии. Хранение
аккумуляторов при температуре выше 30 °C не рекомендуется.
Хранение свинцово-кислотных аккумуляторов
в разряженном состоянии приводит к быстрой потере ее работоспособности.
Слайд 24Литий-ионный аккумулятор
Литий-ионный аккумулятор (Li-ion) — тип электрического аккумулятора, широко распространённый
в современной бытовой электронной технике. В настоящее время это самый
популярный тип аккумуляторов в таких устройствах как сотовые телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты. Более совершенная конструкция литий-ионного аккумулятора называется литий-полимерным аккумулятором. Первый литий-ионный аккумулятор разработала корпорация Sony в 1991 году.
Слайд 25При заряде литий-ионных аккумуляторов протекают следующие реакции:
на положительных пластинах:
LiCoO2
→ Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
на отрицательных пластинах:
С +
xLi+ + xe- → CLixПри разряде протекают обратные реакции.
Слайд 27Характеристики
Энергетическая плотность: 110 ... 160 Вт.ч / кг
Внутреннее сопротивление:
150 ... 250 мОм (для батареи 7,2 В)
Число циклов
заряд/разряд до потери ёмкости на 80%: 500-1000 Время быстрого заряда: 2-4 часа
Допустимый перезаряд: очень низкий
Саморазряд при комнатной температуре: 10% в месяц
Напряжение в элементе: 3,6 В
Диапазон рабочих температур: -20 - +60 °С
Слайд 28Недостатки
Li-ion аккумуляторы могут быть опасны при разрушении корпуса аккумулятора, и
при неаккуратном обращении могут иметь более короткий жизненный цикл в
сравнении с другими типами аккумуляторов. Глубокий разряд полностью выводит из строя литий-ионный аккумулятор. Попытки заряда таких аккумуляторов могут повлечь за собой взрыв.
Слайд 29Оптимальные условия хранения Li-ion-аккумуляторов достигаются при 70%-ом заряде от ёмкости
аккумулятора.
Li-ion аккумулятор подвержен старению (если он не используется: уже
через два года аккумулятор теряет большую часть своей ёмкости).
Слайд 30На катализаторе анода молекулярный водород диссоциирует и теряет электроны. Протоны
проводятся через мембрану к катоду, но электроны отдаются во внешнюю
цепь, так как мембрана не пропускает электроны.На катализаторе катода, молекула кислорода соединяется с электроном (который подводится из внешних коммуникаций) и пришедшим протоном, и образует воду, которая является единственным продуктом реакции (в виде пара и/или жидкости).
Слайд 32Электролизом называют процессы, происходящие на электродах под действием электрического тока,
подаваемого от внешнего источника.
При электролизе химическая реакция осуществляется за счет
энергии электрического тока, подводимой извне, в то время как при работе гальванического элемента энергия самопроизвольно протекающей в нем химической реакции превращается в электрическую энергию.При электролизе происходит превращение электрической энергии в химическую (процесс не самопроизвольный G > 0 в отличие от процессов, протекающих в гальванических элементах).
Слайд 35 Для выбора наиболее вероятного процесса на катоде и аноде при
электролизе растворов с использованием инертного (нерастворимого) анода используют следующие правила:
1.
На аноде образуются:а) при электролизе растворов, содержащих анионы F–, SO4-2 , NO3- , PO4-3 , OH– – газообразный O2;
б) при окислении анионов Сl–, Вr–, I– – соответственно газообразные Сl2, Вr2, I2.
Слайд 362 . На катоде образуются:
а) при электролизе растворов, содержащих ионы,
расположенные в ряду напряжений левее Аl3+, – газообразный Н2;
б) если
ионы расположены в ряду напряжений правее водорода – чистые металлы;в) если ионы расположены в ряду напряжений между Аl3+ и H+, то на катоде могут протекать конкурирующие процессы – восстановление как чистых металлов, так и газообразного водорода;
г) если водный раствор содержит катионы различных металлов, то их восстановление протекает в порядке уменьшения величины стандартного электродного потенциала (справа налево по ряду напряжений металлов).
Слайд 37В случае использования активного (растворимого) анода (из меди, серебра, цинка,
никеля, кадмия) анод сам подвергается окислению (растворяется) и на катоде
кроме катионов металла соли и ионов водорода восстанавливаются катионы металла, полученные при растворении анода.
Слайд 42ЗАКОНЫ ЭЛЕКТРОЛИЗА
Масса вещества, выделившегося на электроде при прохождении по
раствору электролита электрического тока, прямо пропорциональна количеству пропущенного электричества.
m=k·Q
где m-
масса выделившегося вещества, k – коэффициент пропорциональности, называемый электрохимической эквивалентной массой,
Q – количество электричества, выраженное в единицах заряда (Кл = А·ч, либо в А·ч).
Слайд 43первый закон Фарадея
количествo электричества Q это произведение силы электрического тока
(А) на время t затраченного на электролиз (с),
Слайд 45Второй закон Фарадея
Химический эквивалент элемента, равен отношению части массы
элемента, которая присоединяет или замещает в химических соединениях одну атомную
массу водорода или половину атомной массы кислорода, к 1/12 массы атома С12.где m1 – масса вещества (1) образовавшегося или подвергнутого превращению вещества: mэкв(1)- его эквивалентная масса; m2 – масса вещества (2) образовавшегося , mэкв(2)- его эквивалентная масса;
Слайд 46Объединенный закон Фарадея:
где m – масса образовавшегося или подвергнутого превращению
вещества:
mэкв.- его эквивалентная масса;
I – сила тока,
t - время в секундах, F = 96500 Кл – число Фарадея, (или t - время в часах, то F = 26,8 А·ч);
ВТ – выход по току.
Масса электролита, подвергшаяся превращению при электролизе, а также масса образующихся на электродах веществ прямо пропорциональны количеству электричества, прошедшего через электролит, и эквивалентным массам соответствующих веществ.
Слайд 48На графитовом аноде будет выделяться кислород, так как ион SO42-
в этих условиях не окисляется. Таким образом, в электролизере со
свинцовым анодом на катоде осаждается свинец и выделяется водород, а на аноде растворяется свинец. В электролизере с графитовым электродом на катоде осаждается свинец и выделяется водород; на аноде выделяется кислород.По закону Фарадея при пропускании 26,8 А-ч электричества (IF) на электродах испытывает превращение 1 моль эквивалентов вещества.
Слайд 49По условию задачи пропущено 2F электричества, так как выход свинца
на катоде составляет 50 %, то на нем выделится 1
моль эквивалентов свинца и количество свинца в электролите уменьшится также на 1 моль эквивалентов. Если анод графитовый, то свинец в раствор не поступает и в процессе электролиза количество свинца в растворе уменьшится на 1 моль эквивалентов. Если анод свинцовый, то при прохождении через него 2 ∙ 26,8 А-ч электричества (2F) при 100 %-ном выходе по току растворяется 2 моля эквивалентов свинца. Так как в раствор переходит 2 моль эквивалентов, а осаждается на катоде 1 моль эквивалентов свинца, то суммарное увеличение количества свинца в растворе равно 1 моль эквивалентов.
Слайд 51Коррозия — это разрушение металлов в результате его физико-химического взаимодействия
с окружающей средой. При этом металлы окисляются и образуются продукты
коррозии, состав которых зависит от условий коррозии.
Слайд 52Коррозия — самопроизвольный процесс и соответственно протекает с уменьшением энергии
Гиббса системы. Химическая энергия реакции коррозионного разрушения металлов выделяется в
виде теплоты и рассеивается в окружающем пространстве.
Слайд 53Химическая коррозия
Химическая коррозия, характерна для сред, не проводящих электрический ток.
При химической коррозии происходит прямое гетерогенное взаимодействие металла
с окислителем окружающей среды.По условиям протекания коррозионного процесса различают:
а) газовую коррозию — в газах и парах без конденсации влаги на поверхности металла, обычно при высоких температурах. Примером газовой коррозии может служить окисление металла кислородом воздуха при высоких температурах;
б) коррозию в неэлектролитах — агрессивных органических жидкостях, таких, как сернистая нефть и др.
Слайд 55Электрохимическая коррозия
Электрохимическая коррозия характерна для сред, имеющих ионную проводимость.
При электрохимической коррозии процесс взаимодействия металла с окислителем включает анодное
растворение металла и катодное восстановление окислителя.
Слайд 56Электрохимическая коррозия может протекать:
а) в электролитах — в водных
растворах солей, кислот, щелочей, в морской воде;
б) в атмосфере любого
влажного газа; в) в почве.
Слайд 57Электроны в процессе коррозии не выходят из корродирующего металла, а
двигаются внутри металла. Химическая энергия реакции окисления металла передается не
в виде работы, а лишь в виде теплоты. Окислители играют двойную роль в коррозионных процессах.
Слайд 58Механизм электрохимической коррозии
Коррозия металлов в средах, имеющих ионную проводимость, протекает
через анодное окисление металлов
А: Me0 - ne= Men+
и катодное
восстановление окислителя (Ox)К: Ox + ne = Red
Слайд 59Наиболее часто при коррозии наблюдается восстановление молекул кислорода:
а) в нейтральной
или щелочной среде:
;б )в кислой среде: ;
и выделение водорода в кислой среде: ,
Слайд 60Ионы или молекулы, которые восстанавливаются на катоде, называются деполяризаторами.
При
атмосферной коррозии - коррозия во влажном воздухе при комнатной температуре
- деполяризатором является кислород (коррозия с кислородной деполяризацией).Коррозия с участием ионов водорода называется коррозией с выделением водорода (коррозия с водородной деполяризацией).
Слайд 61Пример 1. Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с
кадмием в нейтральном и кислом растворе. Составьте электронные уравнения анодного
и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?Решение.
Цинк имеет более отрицательный стандартный электродный потенциал (Е0=-0,763 В), чем кадмий (Е0 = -0,403 В), поэтому он является анодом, а кадмий – катодом, возникает микрогальванопара:
(А) Zn/ среда / Cd (К)
Слайд 62Пример 1. Как происходит коррозия цинка, находящегося в контакте с
железом в нейтральном и кислом растворе. Составьте электронные уравнения анодного
и катодного процессов. Каков состав продуктов коррозии?Решение.
Цинк имеет более отрицательный стандартный электродный потенциал (Е0=-0,76 В), чем железо (Е0 = -0,44 В), поэтому он является анодом, а железо – катодом, возникает микрогальванопара:
(А) Zn/ среда / Fe (К)
Слайд 63ЭДС системы равна разности потенциалов окислителя и восстановителя:
Е
= -
= - ,Чем больше разность потенциалов, тем быстрее протекает коррозия, т.к. возрастает энергия Гиббса: G = - E∙n∙F,
где Е - ЭДС (Е) элемента в [В];
n – число электронов, принимающих участие в электродном процессе,
F = 96500 Кл/моль=96500 Дж/моль В – число Фарадея.
Если ЭДС элемента имеет положительное значение (Е>0), то коррозия возможна, т.к. G < 0, а процесс протекает самопроизвольно.
Слайд 64Анодный процесс: А: Zn0 + 2e= Zn2+
Катодный процесс:
а)
в кислой среде 2Н+ + 2e= Н2
б) в нейтральной среде
2Н2О + О2 + 4e = 4НО-а) В кислой среде образуется соль цинка и газообразный водород
б) Так как ионы Zn2+ с гидроксильной группой образуют нерастворимый гидроксид, то продуктом коррозии в нейтральной среде будет Zn(ОН)2.
Слайд 65ЗАЩИТА МЕТАЛЛОВ ОТ КОРРОЗИИ
Коррозию металлов можно затормозить изменением потенциала металла,
пассивированием металла, снижением концентрации окислителя, изоляцией поверхности металла от окислителя,
изменением состава металла и др. Выбор способа определяется его эффективностью, а также экономической целесообразностью.
Слайд 66Все методы защиты условно делятся на следующие группы:
а) легирование металлов;
б) защитные покрытия (металлические, неметаллические);
в) электрохимическая защита;
г) изменение
свойств коррозионной среды; д) рациональное конструирование изделий.
Слайд 67Легирование металлов
- эффективный (хотя и дорогой) метод повышения коррозионной
стойкости металлов. При легировании в состав сплава вводят компоненты, вызывающие
пассивацию металла.Пассивностью металла называется состояние его повышенной коррозионной устойчивости, вызванное торможением анодного процесса.
Слайд 68 В качестве таких компонентов применяют хром, никель, вольфрам
и др. К коррозионностойким сплавам, например, относятся нержавеющие стали, в
которых легирующим компонентом служат хром, никель, и другие металлы.Содержание хром, кремний, молибдена (4-9%) улучшает жаропрочность стали, такие сплавы применяют в парогенераторо- турбостроении.
Сплав, содержащий 9-12% хрома, применяет для изготовления турбин, деталей реактивных двигателей и т.п.
Слайд 69Защитные покрытия
Защитные покрытия. Слои, искусственно создаваемые на поверхности металлических изделий
и сооружений для предохранения их от коррозии, называются защитными покрытиями.
Если наряду с защитой от коррозии покрытие служит также для декоративных целей, его называют защитно-декоративным.
Выбор вида покрытия зависит от условий, в которых используется металл.
Слайд 70а) Металлические покрытия.
Материалами для металлических защитных покрытий могут быть как
чистые металлы (цинк, кадмий, алюминий, никель, медь, хром, серебро и
др.), так и их сплавы (бронза, латунь и др. ППо характеру поведения металлических покрытий при коррозии их можно разделить на катодные и анодные.
Слайд 71К катодным покрытиям относятся покрытия, потенциалы которых в данной среде
имеют более положительное значение, чем потенциал основного металла.
В качестве
примеров катодных покрытий на стали можно привести Си, Ni, Ag. При повреждении покрытия (или наличии пор) возникает коррозионный элемент, в котором основной материал в поре служит анодом и растворяется, а материал покрытия — катодом, на котором выделяется водород или поглощается кислород. Следовательно, катодные покрытия могут защищать металл от коррозии лишь при отсутствии пор и повреждений покрытия.
Слайд 73Для получения металлических защитных покрытий применяются различные способы:
электрохимический (гальванические
покрытия);
погружение в расплавленный металл, металлизация;
Термодиффузионный;
химический.
Из расплава получают
покрытие цинка (горячее цинкование) и олова (горячее лужение).химический способ получения металлических покрытий заключается в восстановлении соединений металла с помощью водорода, гидразина и других восстановителей.
Слайд 74б) К органическим покрытиям относятся лакокрасочные покрытия, покрытия смолами, пластмассами,
полимерными пленками, резиной.
Лакокрасочные покрытия наиболее распространены и незаменимы. Лакокрасочное
покрытие должно быть сплошным, беспористым, газо- и водонепроницаемым, химически стойким, эластичным, обладать высоким сцеплением с материалом, механической прочностью и твердостью.в) В качестве неорганических покрытий применяют неорганические эмали, оксиды металлов, соединения хрома, фосфора и др.
Слайд 75Образование на поверхности металлических изделий защитных оксидных пленок в технике
называют оксидированием. Так, например, процессы нанесения на сталь оксидных пленок
иногда называют воронением, а электрохимическое оксидирование алюминия — анодированием.Фосфатные покрытия на стали получают из растворов ортофосфорной кислоты и ортофосфатов марганца или цинка (например, ZnHPO4 + H3PO4). При реакции образуется пористый кристаллический фосфат металла, хорошо сцепленный с поверхностью стали. Сами по себе фосфатные покрытия не обеспечивают достаточной защиты от коррозии. Их используют в основном в качестве подложки под краску, что повышает сцепление лакокрасочного покрытия со сталью и уменьшает коррозию в местах царапин.
Слайд 76Электрохимическая защита (протекторная)
осуществляется присоединением к защищаемой конструкции металла с более
отрицательным значением электродного потенциала. Такие металлы называются протекторами.
Вспомогательный электрод (анод)
растворяется, на защищаемом сооружении (катоде) выделяется водород. Для их изготовления большей частью используют магний и его сплавы, цинк, алюминий. Наиболее применима электрохимическая защита в коррозионных средах с хорошей ионной электрической проводимостью.
Слайд 77Катодная защита
Сущность катодной защиты заключается в том, что защищаемое изделие
подключается к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока, поэтому оно
становится катодом, а анодом служит вспомогательный, обычно стальной электрод.Катодная поляризация используется для защиты от коррозии подземных трубопроводов, кабелей. Катодную защиту применяют также к шлюзовым воротам, подводным лодкам, водным резервуарам, морским трубопроводам и оборудованию химических заводов.
Слайд 78Изменение свойств коррозионной среды.
Для снижения агрессивности среды уменьшают концентрацию компонентов,
опасных в коррозионном отношении.
Например, в нейтральных средах коррозия обычно протекает
с поглощением кислорода. Его удаляют деаэрацией (кипячение, барботаж инертного газа) или восстанавливают с помощью соответствующих восстановителей (сульфиты, гидразин и т. п.). Агрессивность среды может уменьшаться также при снижении концентрации ионов Н+, т. е. повышении рН (подщелачивании).
Слайд 79Для защиты от коррозии широко применяют ингибиторы.
Ингибитором называется вещество, при
добавлении которого в среду, где находится металл, значительно уменьшается скорость
коррозии металла.К анодным замедлителям нужно отнести замедлители окисляющего действия, например нитрит натрия NaNО2, дихромат натрия Na2Cr2O7.
К катодным ингибиторам относятся органические вещества, содержащие азот, серу и кислород, например, диэтиламин, уротропин, формальдегид, тиокрезол.
Слайд 80Защита от коррозии блуждающими токами.
Токи, ответвляющиеся от своего основного пути,
называются блуждающими.
Источниками блуждающих токов могут быть различные системы и
устройства, работающие на постоянном токе, например, железнодорожные пути электропоездов, заземления постоянного тока, установки для электросварки, электролизные ванны, системы катодной защиты и т. д.Коррозия металлов под влиянием электрического тока от внешнего источника называется электрокоррозией.
Слайд 81 Борьба с коррозией блуждающими токами заключается, прежде всего, в
их уменьшении. Для электрифицированных железных дорог, у которых рельсы служат
обратными проводами, это достигается поддержанием в хорошем состоянии электрических контактов между рельсами и увеличением сопротивления между рельсами и почвой.
