Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Металлические материалы, - металы и сплавы на основе металлов, - приходя в соприкосновение с окружающей средой (газобразной или жидкой), подвергаются с той или иной скоростью разрушеню. Причина этого разрушения лежит в химическом взаимодействии: металлы вступают в окислительно-восстановительные реакции с веществами, нахоящимися в окружающей среде, и окисляются.
Самопроизвольное разрушение металлических материалов, происходящих под химическим воздействием окружающей среды, называется коррозией (от латинского «corrodere» - разъедать).
Общая масса металических материалов, используемых в виде различных изделий в мировом хозяйстве, очень велика. Поэтому несмотря на то, что обычно скорость коррозии мала, ежегодно из-за коррозии безвозвратно теряются огромные количества металла. По оориентировочным подсчетам мировая потеря металла от коррозии выражается величиной 20 миллионов тонн в год. Но еще больший вред связан не с потерей металла, а с порчей изделий, вызываемой коррозией. Затраты на ремонт или на замену деталей судов, автомобилей, аппаратуры химических производств, приборов во много раз превышает стоимость металла, из которого они изготовлены. Наконец существенными бывают косвенные потери, вызванные коррозией. К ним может отнести, например, утечку нефти или газа из-за подвергшихся коррозии трубопроводов, порчу продуктов питания , потерю здоровья, а иногда и жизни людей в тех случаях, когда это вызвано коррозией. Таким образом борьба с коррозией представляет собой важную народнохозяйственную проблему. Поэтому на защиту от коррозии тратятся большие деньги.
К электрохимической коррозии относятся все случаи коррозии в водных растворах. Электрохимической коррозии подвергаются, например, подводные части судов, паровые котлы, проложенные в земле трубопроводы. Коррозия металла, находящегося во влажной атмосфере, также представляет собой электрохимическую коррозию. В результате электрохимической коррозии окисление металла может приводить как к образованию нерастворимых продуктов (например ржавчины), так и к переходу металла в раствор в виде ионов.
В воде обычно содержится растворенный кислород, способный к восстановлению:
О2 + 4H+ +4е- = 2Н2О
Кроме того, в воде присутствуют ионы водорода, также способные к восстановлению:
2H+ + 2е- = Н2
Растворенный кислород и ионы водорода – важнейшие окислители, вызывающие электрохимическую коррозию металлов.
Рассмотрим, какие металлы могут быть окислены растворенным в воде кислородом, и какие – ионами водорода. Потенциал, отвечающий электродному процессу
О2 + 4H+ +4е- = 2Н2О
Равен рН
В нейтральных средах (рН = 7) он будет иметь значение:
Следовательно, растворенный в воде или в нейтральном в водном растворе кислород может окислить те металлы, потенциал которых меньше, чем 0,8 В; они расположены в ряду напряжений от его начала до серебра.
Потенциал, отвечающий электродному процессу
2H+ + 2е- = Н2
В нейтральной среде, равен приблизительно – 0,41 В. Следовательно, ионы водорода, находящиеся в воде и в нейтральных водных средах, могут окислить только те металлы, потенциал которых меньше, чем – 0,41 В, - это металлы от начала ряда напряжений до кадмия. При этом кадмий и металла, близкие к нему в ряду напряжений, имеют на своей поверхности защитную оксидную пленку, препятствующую взаимодействию этих металлов с водой. Поэтому число металлов, которые могут быть окислены ионами водородами в нейтральных средах, еще меньше.
Таким образом, вода, содержащая растворенный кислород, значительнее опаснее в коррозийном отношении, чем вода не содержащая его и способная окислять металлы только ионами водорода.
При использовании металлических материалов очень важным является вопрос о скорости их коррозии. Кроме природы металла и окислителя и концентрации последнего, на скорость коррозии могут влиять различные примеси, содержащиеся как в самом металле. Так и в коррозийной среде – в атмосфере или в растворе.