Подобрать металл для защиты поверхности из железа в кислой среде. Напишите уравнение коррозии при нарушении целостности защитного слоя. К какому типу защитных покрытий относится выбранный металл.
В качестве протектора железа можно использовать только тот металл, который имеет меньший электродный потенциал восстановления, чем железо. Металл, стоящий в электрохимическом ряду напряжений левее железа, имеет меньший электродный потенциал восстановления, чем железо, поэтому может служить протектором железа. Протекторами могут быть алюминий, хром, цинк.
Возьмем в качестве протектора цинк.
Eo(Fe(2+)/Fe) = − 0,441 В
Ео (Zn(2+)/Zn) = − 0,76 B
Eo(Fe(2+)/Fe) > Ео (Zn(2+)/Zn)
При контакте железа с цинком возникает гальваническая пара Fe – Zn. При нарушении целостности цинкового покрытия и попадании этой гальванической пары в раствор электролита происходит процесс электрохимической коррозии.
При электрохимической коррозии в кислой среде на аноде происходит окисление (разрушение) металла, а на катоде – восстановление ионов водорода.
Me(0) – ne → Me(n+)
2Н (+) + 2е → Н2↑(в кислой среде)
При электрохимической коррозии анодом становится металл, имеющий меньшее значение электродного потенциала, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала. Поскольку цинк имеет меньший электродный потенциал восстановления, то в данной гальванической паре он будет служить анодом, а железо – катодом.
Процессы окисления-восстановления на электродах.
Анод (-) Zn(0) - 2е → Zn(2+) │1 - процесс окисления на аноде
Катод (+) 2H(+) + 2e → H2↑│1 - процесс восстановления на катоде
Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение, которое в ионной форме, выражает происходящую в гальванической паре реакцию.
Zn(0) + 2H(+) → 2Zn(2+) + Н2↑
Схема гальванической пары
Анод (–) Zn | H(+) | Fe Катод (+)
⇢