Question

Обгрунтуйте розрахунками, чому вказаний в умові технічний метал
кородує у розчині з наведеним значенням рН тільки у присутності кисню, а в
безкисневому розчині – ні ? Складіть схему мікрогальванічних корозійних
елементів та напишіть рівняння електродних процесів. (Fe, pH = 8,5)

Answer 1

Відповідь:

• Корозія заліза в розчинах може відбуватися через різні механізми, але у присутності кисню із рН близько 8,5, ймовірно, головною буде киснева корозія. Давайте розглянемо різницю між умовами з киснем і без нього.

1. Киснева корозія (в присутності кисню):

Fe(s)  -->  Fe2+ + 2e-         (окислення заліза)

1/2O2 + H2O + 2e- --> 2OH-    (редукція кисню)

Загальне рівняння:

Fe(s) + 1/2O2 + H2O  -->  Fe(OH)2

2. Безкиснева корозія (в відсутності кисню):

Fe(s) --> Fe2+ + 2e-          (окислення заліза)

2H+ + 2e- --> H2               (редукція протонів)

Загальне рівняння:

Fe(s) + 2H+ --> Fe2+ + H2

Розрахунки pH = 8,5:

• У водних розчинах, реакція іонізації води визначає концентрацію H+ та OH-. У розчині з рН = 8,5, концентрація H+ буде вкрай низькою (близько 1 x 10^(-9) М), а OH- буде вкрай високою. Такі умови сприяють утворенню OH- і наявності базичного середовища.
• У безкисневому розчині, головною реакцією буде редукція протонів, що призведе до зменшення концентрації H+ і утворення молекулярного водню.
• У кисневому розчині, реакція із залізом буде переважати через утворення оксиду заліза (II) у вигляді гідроксиду Fe(OH)2.

Висновок:

• Таким чином, в присутності кисню водного середовища із значенням рН близько 8,5 відбувається киснева корозія через утворення гідроксиду заліза, тоді як у безкисневому середовищі реакція зменшення протонів відіграє більш важливу роль у процесі корозії.