Коррозия. Задача

Раньше я рассмотрела электрохимическую коррозию кобальта в кислой среде без доступа воздуха – с водородной деполяризацией. Сейчас рассмотрю электрохимическую коррозию кобальта в кислой среде при доступе воздуха – с кислородной деполяризацией.

При контакте кобальта с медью возникает гальваническая пара Cu – Со. При попадании этой гальванической пары в раствор электролита возникает короткозамкнутый гальванический микроэлемент и начинает протекать процесс электрохимической коррозии. При электрохимической коррозии в кислой среде при доступе воздуха на аноде происходит окисление (разрушение) металла, а на катоде – восстановление молекулярного кислорода (коррозия с кислородной деполяризацией) .
При электрохимической коррозии анодом становится металл, обладающего меньшим значением электродного потенциала, а катодом – металл с большим значением электродного потенциала.
Eº(Cu(2+)/Cu) = + 0,338 B
Eº(Co(2+)/Co) = – 0,277 B
Eº(Cu(2+)/Cu) > Eº(Co(2+)/Co)
Значит, в данной гальванической паре кобальт будет разрушаться (корродировать) , а на поверхности меди будет происходить восстановление молекулярного кислорода (коррозия с кислородной деполяризацией) .
Процессы окисления-восстановления на электродах.
Анод (-) Co(0) – 2е → Co(2+) │2 – процесс окисления на аноде
Катод (+) 4Н (+) + О2 + 4e → 2H2O | 1 – процесс восстановления на катоде
Суммируя реакции на аноде и катоде, получаем уравнение, которое в ионной форме, выражает происходящую в гальванической паре реакцию.
2Co(0) + 4Н (+) + О2 → 2Co(2+) + 2H2O
Схема гальванического коррозионного элемента.
Анод (–) Со | 4Н (+) + О2 | Cu Катод (+)
Электродный потенциал катода найдем по уравнению Нернста как потенциал кислородного электрода при условии, что p(О2) = 1 атм.
Е (катода) = Eº(4Н (+), O2/ 2H2O) + (0,059/4)*lg(p(O2)*[H(+)]^4) = Eº(4Н (+), O2/2H2O) – 0,059*рН = 1,229 – 0,059*2,2 = + 1,099 В
Электродный потенциал анода примем равным стандартному электродному потенциалу кобальта.
Е (анода) = Eº(Со (2+)/Со) = – 0,277 В
ЭДС гальванического коррозионного элемента.
ЭДСº = Е (катода) – Е (анода) = 1,099 – (– 0,277) = 1,376 B
Изменение энергии Гиббса.
ΔG° = − z*F*Е° = − 4*96500*1,376 = − 531136 Дж = − 531,136 кДж
z = 4 – число электронов, принявших участие в окислительно-восстановительной реакции.
F = 96500 Кл/моль – постоянная Фарадея
Е° = 1,376 В – ЭДС окислительно-восстановительной реакции, равная ЭДС гальванического коррозионного элемента.

Теперь можешь сравнить электрохимическую коррозию с водородной и с кислородной деполяризацией. Очевидно, что коррозия в кислой среде с кислородной деполяризацией протекает более интенсивно.