Коррозия металлов - (от латинского corrodere - грызть) процессы, происходящие в результате химического воздействия окружающей среды, в результате которых происходит разрушение металлов. Морская вода – отличный электролит. Именно из-за наличия в морской воде растворенных хлоридов (ионов-активаторов Cl-) она обладает депассивирующим действием, по отношении к металлической поверхности (разрушает и предотвращает появление пассивных пленок на поверхности металла). Что происходит, когда железная пластинка и пластинка железа скрепленная медной погружена в морскую воду? И в первом и во втором случае происходит электрохимическая коррозия. В ней происходит медленное растворение металлического материала с более низким окислительно-восстановительным потенциалом; второй электрод в паре, как правило, не коррозирует. Особо подвержены риску места соприкосновения металлов с различными потенциалами ЖЕЛЕЗНАЯ ПЛАСТИНКА: Важную роль в процессе коррозии играет неоднородность (на микроуровне) поверхности железа. На практике эта неоднородность может быть вызвана примесями (легирующие добавки), включениями (цементит Fe3C), границами зерен микрокристаллов железа, микротрещинами, различной степенью шероховатости поверхности и т. д. Из-за этого атомы железа на разных участках имеют различную отдавать электроны, т. е. окисляться, и в результате возникают гальванические элементы микроскопических размеров: Fe — 2e– = Fe2+ Участок железа, на котором протекает этот процесс, играет роль анода. Соседние участки металла, обладающие другими свойствами, выполняют роль катода. Электроны, отданные атомами железа, по металлу переходят на эти участки и вызывают процесс восстановления. На катоде одновременно протекают процессы восстановления воды и растворенных в воде молекул кислорода: H2O + 2e– = 2OH– + H2↑; O2 + 2H2O + 4e– = 4OH–. В конечном результате из ионов железа(II) и гидроксид-ионов образуется гидроксид железа(II), который далее окисляется до гидроксида железа(III) переменного состава, являющегося основным компонентом ржавчины. Упрощенно эти процессы можно выразить следующим образом: Fe2+ + 2OH– = Fe(OH)2; Fe(OH)2 + O2 + H2O → Fe2O3 · xH2O. Что происходит, если медь Cu контактирует с железом Fe в среде электролита. Такая система представляет собой гальванический элемент, ЖЕЛЕЗО в ряду напряжений находятся правее чем медь (Cu - медь правее Fe - железа). А значит, как только оба металла попадают в электролит (проводник тока- морская вода), то сразу образуют гальваническую пару. Более активный металл (стоящий левее) заряжается положительно - железо - анод (+), а менее активный - медь становится катодом(-) заряжается отрицательно. Железо отдает электроны меди и переходит в раствор в виде ионов. Ионы водорода движутся к меди, где разряжаются. Катод постепенно становится более отрицательным, в конце-концов становится равным потенциалу анода и коррозия замедляется.
предположим, что Al и Na2CO3 взяты в соотн-и, указанном выше, тогда 106*х+54*х = 35, х = 0.21875 моль Na2CO3 и 0.4375 моль Al;
в этом случае они прор-т полностью и должно пол-я 82*0.4375 = 35.875 г NaAlO2 (не соотв-т условию);
значит 1 из комп-в исх-й смеси в избытке, а 2 - в недостатке (по кол-у в-ва);
судя по увеличению массы на 37.9-35 = 2.9 г в избытке Al (если бы Al2O3 и Na2CO3 прор-и полностью, то увеличение массы (+O2 в р-ии а), -CO2 в р-ии б)) составило бы 35.875-35 = 0.875 г);
пусть в исх-й смеси 35*w г Na2CO3 (w - доля), с кот-м прор-л Al2O3 массой 35*w*102/106 = 33.68*w г и пол-н NaAlO2 массой 35*w*82*2/106 = 54.15*w г;
из 35-35*w г Al в исх-й смеси пол-о (35-35*w)*102/54 = (35-35*w)*1.889 г Al2O3;
т.о. в пол-й смеси ((35-35*w)*1.889)-33.68*w г Al2O3 и 54.15*w г NaAlO2, т.е. ((35-35*w)*1.889)-33.68*w+54.15*w = 37.9, откуда w = 0.6181 или 61.81%;
м.д. Al = 1-0.6181 = 0.3819 или 38.19%, м.д. Na2CO3 = 61.81%.
Fe(OH)2 + O2 + H2O → Fe2O3 · xH2O. Что происходит, если медь Cu контактирует с железом Fe в среде электролита. Такая система представляет собой гальванический элемент, ЖЕЛЕЗО в ряду напряжений находятся правее чем медь (Cu - медь правее Fe - железа). А значит, как только оба металла попадают в электролит (проводник тока- морская вода), то сразу образуют гальваническую пару. Более активный металл (стоящий левее) заряжается положительно - железо - анод (+), а менее активный - медь становится катодом(-) заряжается отрицательно.
Железо отдает электроны меди и переходит в раствор в виде ионов. Ионы водорода движутся к меди, где разряжаются. Катод постепенно становится более отрицательным, в конце-концов становится равным потенциалу анода и коррозия замедляется.
б) Al2O3 + Na2CO3 = 2NaAlO2 + CO2;
предположим, что Al и Na2CO3 взяты в соотн-и, указанном выше, тогда 106*х+54*х = 35, х = 0.21875 моль Na2CO3 и 0.4375 моль Al;
в этом случае они прор-т полностью и должно пол-я 82*0.4375 = 35.875 г NaAlO2 (не соотв-т условию);
значит 1 из комп-в исх-й смеси в избытке, а 2 - в недостатке (по кол-у в-ва);
судя по увеличению массы на 37.9-35 = 2.9 г в избытке Al (если бы Al2O3 и Na2CO3 прор-и полностью, то увеличение массы (+O2 в р-ии а), -CO2 в р-ии б)) составило бы 35.875-35 = 0.875 г);
пусть в исх-й смеси 35*w г Na2CO3 (w - доля), с кот-м прор-л Al2O3 массой 35*w*102/106 = 33.68*w г и пол-н NaAlO2 массой 35*w*82*2/106 = 54.15*w г;
из 35-35*w г Al в исх-й смеси пол-о (35-35*w)*102/54 = (35-35*w)*1.889 г Al2O3;
т.о. в пол-й смеси ((35-35*w)*1.889)-33.68*w г Al2O3 и 54.15*w г NaAlO2, т.е. ((35-35*w)*1.889)-33.68*w+54.15*w = 37.9, откуда w = 0.6181 или 61.81%;
м.д. Al = 1-0.6181 = 0.3819 или 38.19%, м.д. Na2CO3 = 61.81%.