Коррозия металла в формулах

Изделия из металлов и их сплавов под действием кислорода воздуха, углекислого газа, дождевой и почвенной влаги подвергаются коррозии. В результате коррозии происходит разъедание поверхностей металлов (латинское слово «корродере» – значит разъедать), качество изделий и сооружений ухудшается. Они могут стать даже совершенно непригодными к использованию.

За счет коррозии железных изделий теряется большое количество металла. Поэтому постоянная борьба с этим вредным явлением представляет собой исключительно важную задачу.

Во влажном воздухе и в воде, содержащей растворенный кислород, железо ржавеет:

4Fe + 6Н20 + 302 -> 4Fe (ОН)3.

Этот процесс коррозии связан, прежде всего, с переводом металла (железа) в активное состояние, т. е. в ионную форму путем передачи электронов от атомов металла (металл при этом становится положительно заряженным) в раствор (кислород + вода).

Приведённая выше реакция  идет в несколько стадий.

Первой стадией является образование ионов железа:

Fe -> Fe2+ + 2е,

где е — свободный электрон.

Процесс, отраженный в приведённой в данной  реакции, является окислительным, так как связан с отдачей электронов атомами железа.

Образовавшиеся свободные электроны соединяются с молекулами кислорода и воды с образованием гидроксильных ионов

4е + 02 + 2Н20->40Н-.

Если раствор, соприкасающийся с металлом, имеет кислую реакцию, т. е. содержит ионы водорода, то свободные электроны восстанавливают их до атомарного водорода:

е + Н+ -> Н.

Атомарный водород весьма реакдионноспособен и частью соединяется в молекулы водорода Н2, а в основном реагирует с кислородом, давая молекулы воды:

4Н + 02->2Н20.

Таким образом, коррозия является окислительно-восстановительным процессом.

Образовавшиеся ионы железа и гидроксила реагируют между собой:

2Fe2++40H- ->2Fe (ОН)2.

Полученная гидроокись Fe (ОН)2 соединяется с водой и кислородом:

4Fe (ОН)2 + 02 + 2Н2О -> 4Fe (ОН)3.

Гидроокиси железа Fe (ОН)2 и Fe (ОН)3 представляют собой гидратированные окислы железа Fe0-H20 и Fe203-3H20 соответственно. Эти комплексные молекулы концентрируются на поверхности металла, образуя [ржавчину, состав которой  можно представить в следующем виде:

х FeO • у Fe203z Н20.

Концентрация водородных ионов (рН) определяет скорость этих реакций, в то время как химическая природа металла – саму возможность взаимодействия.

9 Октябрь 2012 Опубликовано в Мастер-класс

Комментирование закрыто.