Гальванические элементы и их типы. Процессы на электродах Электродвижущая сила гальванических элементов. Поляризация электродов

Гальвани́ ческий элеме́ нт — химический источник электрического тока, основанный на взаимодействии двух металлов и/или их оксидов в электролите, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока.

1) по источнику электрической энергии они делятся на химические и концентрационные;

2) по наличию или отсутствию в цепи границы двух различных растворов (а значит и диффузионного потенциала) на цепи с переносом или без переноса соответственно.

 Гальванический элемент состоит из двух электродов — анода и катода.

Поляризация электрохимическая — отклонение стационарного потенциала электрода от значения под током. Не следует путать перенапряжение с поляризацией, так как поляризация относится к электроду, а перенапряжение к реакции

Электродвижущая сила гальванического элемента зависит от химического состава электролита и электродов, а также от температуры элемента и давления в нем.(уравнение Вает-Гоффа)

Электродвижущая сила (ЭДС) — скалярная физическая величина, характеризующая работу сторонних сил, то есть любых сил неэлектрического происхождения, действующих в квазистационарных цепях постоянного или переменного тока.

 

 

Билет 25

Гальванические элементы и их типы. (3 лаба)

Гальвани́ ческий элеме́ нт — химический источник электрического тока, основанный на взаимодействии двух металлов и/или их оксидов в электролите, приводящем к возникновению в замкнутой цепи электрического тока. Типы – химические, концентрационные, без переноса. Процессы – восстановление катод, окисление - анод. Поляризация электрохимическая — отклонение стационарного потенциала электрода от значения под током.

 

Билет 26

Корро́ зия — это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического, электрохимического или физико-химического ( типы коррозии курсивом) взаимодействия с окружающей средой. Fe(OH) – продукт коррозии.
Виды коррозии

· Газовая коррозия

· Атмосферная коррозия

· Коррозия при неполном погружении

· Коррозия по ватерлинии

· Коррозия при полном погружении

· Коррозия при переменном погружении

· Подземная коррозия

· Биокоррозия

· Коррозия внешним током

· Коррозия блуждающим током

· Контактная коррозия

· Коррозия при трении

· Фреттинг-коррозия

· Сплошная коррозия

· Равномерная коррозия

· Неравномерная коррозия

· Местная коррозия

· Морская коррозия

· Подповерхностная коррозия

· Точечная коррозия

· Коррозия пятнами

· Сквозная коррозия

· Послойная коррозия

· Нитевидная коррозия

· Структурная коррозия

· Межкристаллитная коррозия

· Избирательная коррозия

· Графитизация чугуна

· Обесцинкование

· Щелевая коррозия

· Ножевая коррозия

· Коррозионная язва

· Коррозионное растрескивание

· Коррозия под напряжением

· Коррозионная усталость

· Предел коррозионной усталости

· Коррозионная хрупкость

 

Билет 27. Химическая коррозия

Химическая коррозия — взаимодействие поверхности металла с коррозионно-активной средой, не сопровождающееся возникновением электрохимических процессов на границе фаз. В этом случае взаимодействия окисления металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают в одном акте. Например, образование окалины при взаимодействии материалов на основе железа при высокой температуре с кислородом:

 

Билет 28.

Электрохимическая коррозия.

Разрушение металла под воздействием возникающих в коррозионной среде гальванических элементов называют электрохимической коррозией. При электрохимической коррозии (наиболее частая форма коррозии) всегда требуется наличие электролита (Конденсат, дождевая вода и т. д.), с которым соприкасаются электроды — либо различные элементы структуры материала, либо два различных соприкасающихся материала с различающимися окислительно-восстановительными потенциалами. Если в воде растворены ионы солей, кислот, или т. п., электропроводность её повышается, и скорость процесса увеличивается.

 

 

Коррозионный элемент

При соприкосновении двух металлов с различными окислительно-восстановительными потенциалами и погружении их в раствор электролита, например, дождевой воды с растворенным углекислым газом CO2, образуется гальванический элемент, так называемый коррозионный элемент. Он представляет собой не что иное, как замкнутую гальваническую ячейку. В ней происходит медленное растворение металлического материала с более низким окислительно-восстановительным потенциалом; второй электрод в паре, как правило, не корродирует. Этот вид коррозии особо присущ металлам с высокими отрицательными потенциалами. Так, совсем небольшого количества примеси на поверхности металла с большим редокс-потенциалом уже достаточно для возникновения коррозионного элемента. Особо подвержены риску места соприкосновения металлов с различными потенциалами, например, сварочные швы или заклёпки.

 

Если растворяющийся электрод коррозионно-стоек, процесс коррозии замедляется. На этом основана, например, защита железных изделий от коррозии путём оцинковки — цинк имеет более отрицательный потенциал, чем железо, поэтому в такой паре железо восстанавливается, а цинк должен корродировать. Однако в связи с образованием на поверхности цинка оксидной плёнки процесс коррозии сильно замедляется.

 

Билет 29.

Обычно выделяют три направления методов защиты от коррозии:

1 Конструкционный

2 Активный

3 Пассивный

Для предотвращения коррозии в качестве конструкционных материалов применяют нержавеющие стали, кортеновские стали, цветные металлы. При проектировании конструкции стараются максимально изолировать от попадания коррозионной среды, применяя клеи, герметики, резиновые прокладки.

Активные методы борьбы с коррозией направлены на изменение структуры двойного электрического слоя. Применяется наложение постоянного электрического поля с помощью источника постоянного тока, напряжение выбирается с целью повышения электродного потенциала защищаемого металла. Другой метод — использование жертвенного анода, более активного материала, который будет разрушаться, предохраняя защищаемое изделие.

В качестве защиты от коррозии может применяться нанесение какого-либо покрытия, которое препятствует образованию коррозионного элемента (пассивный метод).

 

Красочное покрытие, полимерное покрытие и эмалирование должны, прежде всего, предотвратить доступ кислорода и влаги. Часто также применяется покрытие, например, стали другими металлами, такими как цинк, олово, хром, никель. Цинковое покрытие защищает сталь даже когда покрытие частично разрушено. Цинк имеет более отрицательный потенциал и корродирует первым. Ионы Zn²⁺ токсичны. При изготовлении консервных банок применяют жесть, покрытую слоем олова. В отличие от оцинкованной жести, при разрушении слоя олова корродировать, притом усиленно, начинает железо, так как олово имеет более положительный потенциал. Другая возможность защитить металл от коррозии — применение защитного электрода с большим отрицательным потенциалом, например, из цинка или магния. Для этого специально создаётся коррозионный элемент. Защищаемый металл выступает в роли катода, и этот вид защиты называют катодной защитой. Растворяемый электрод, называют, соответственно, анодом протекторной защиты. Этот метод применяют для защиты от коррозии морских судов, мостов, котельных установок, расположенных под землей труб. Для защиты корпуса судна на наружную сторону корпуса крепят цинковые пластинки.

Если сравнить потенциалы цинка и магния с железом, они имеют более отрицательные потенциалы. Но тем не менее корродируют они медленнее вследствие образования на поверхности защитной оксидной плёнки, которая защищает металл от дальнейшей коррозии. Образование такой плёнки называют пассивацией металла. У алюминия её усиливают анодным окислением (анодирование). При добавлении небольшого количества хрома в сталь на поверхности металла образуется оксидная плёнка. Содержание хрома в нержавеющей стали — более 12 процентов.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться: