Теоретическое обоснование процесса

Коррозия

– это самопроизвольное разрушение металлических материалов, происходящее под химическим воздействием окружающей среды [42].

В результате электрохимической коррозии окисление металла может приводить как к образованию нерастворимых продуктов (например ржавчины), так и к переходу металла в раствор в виде иона. Ржавчина представляет собой гидратированный оксид железа – Fe2O3· xH2O. Ржавление протекает под воздействием воды и кислорода. Это электрохимический процесс, при котором одни частицы железа играют роль катода, а другие – анода.

Важнейшими окислителями, вызывающими электрохимическую коррозию являются кислород и ионы водорода.

О2 + 2Н+ + 4e = 2Н2О

2Н+ + 2e = Н2

Образец в стакане № 2:

В анодной области:

Fe(тв) – 2е → Fe2+(водн),

В катодной области:

О2(водн) + 2Н2О(ж.) + 4е → 4ОН-(водн)

При контакте катодной и анодной областей происходит осаждение Fe(OH)2. Воздух окисляет его и образуется ржавчина:

Fe(OH)2(тв.) + 0,5О2 + Н2О → Fe2O3· xH2O

Образец в стакане № 3 (катодное покрытие): металл включения (Cu) имеет больший потенциал, чем основной металл (Fe)

В анодной области:

Fe(тв) – 2е → Fe2+(водн)

В катодной области:

2Н+ + 2e → Н2

О2(водн) + 2Н2О(ж.) + 4е → 4ОН-(водн)

При контакте катодной и анодной областей происходит осаждение Fe(OH)2. Воздух окисляет его и образуется ржавчина:

Fe(OH)2(тв.) + 0,5О2 + Н2О → Fe2O3· xH2O

Поток электронов от железа направляется к меди и разряжает ионы водорода, а железо разрушается быстрее, чем без меди.

Образец в стакане № 4 (анодное покрытие): металл включения (Zn) имеет меньший потенциал, чем основной металл (Fe)

В анодной области:

Zn(тв) – 2е → Zn2+(водн)

В катодной области:

2Н+ + 2e → Н2

2Н2 + О2(водн) → 2 Н2О

О2(водн) + 2Н2О(ж.) + 4е → 4ОН-(водн)

При контакте катодной и анодной областей происходит осаждение Zn(OH)2(осадок белого цвета)

Значения электродных потенциалов металлов подтверждают предложенное выше объяснение процесса:

Fe3+ + 3e = Fe, Е0 = - 0,036 В

Сu2+ + 2e = Cu, Е0 = 0,337 В

Zn2+ + 2e = Zn, Е0 = - 0,763 В

Таким образом, медь будет увеличивать скорость электрохимической коррозии. Это подтверждают результаты эксперимента, а именно в 3-м стакане изменение значения рН более интенсивно по сравнению с 4-м стаканом.

Опыт № 3.

Определение рН (водородного показателя) питьевой неминерализованной воды, минеральной воды, газированных окрашенных напитков

Активная реакция среды, является одним из параметров качества питьевой воды, наряду с такими характеристиками как температура, мутность, цветность, запах и привкус, прозрачность, общая жёсткость, содержание ионов, окисляемость.

На величину рН воды влияет содержание карбонатов, гидроокисей, солей, подверженных гидролизу, гуминовых веществ и т. п. Данный показатель является индикатором загрязнения открытых водоемов при выпуске в них кислых или щелочных сточных вод, а также питьевой воды. В результате происходящих в воде химических и биологических процессов и потерь углекислоты рН воды открытых водоемов может быстро изменяться, и этот показатель следует определять сразу же после отбора пробы, желательно на месте отбора. Измерение рН цветных растворов и суспензий индикаторным способом невозможно.