Download
1 / 46
460 likes | 717 Views
Mechanizmus korózie. Termodynamika korózie Oxidácia kovu Elektródový potenciál. Mechanizmus korózie. Elektródové procesy – základné pojmy. Elektróda – elektrónový vodič (kov) v kontakte s iónovým vodičom (vodivý roztok). Elektródové procesy – základné pojmy.
E N D
Mechanizmus korózie Termodynamika korózie Oxidácia kovu Elektródový potenciál
Elektródové procesy – základné pojmy • Elektróda – elektrónový vodič (kov) v kontakte s iónovým vodičom (vodivý roztok).
Elektródové procesy – základné pojmy • Reakcia prebiehajúca na povrchu elektródy, na ktorej dochádza k prenosu náboja medzi elektrónovým a iónovým vodičom sa nazývaelektródová reakcia • anóda – elektróda, na ktorej prebieha anódová reakcia (oxidačný proces)
Elektródové procesy – základné pojmy • katóda – elektróda, na ktorej prebiehakatódováreakcia(redukčný proces)
Princíp korózneho procesu • analogický s princípom Leclanchéovho článku pri vybíjaní 1 – elektrolyt 2 – Zn elektróda 3 – katóda
Princíp korózneho procesu • Redukčné reakcie: • redukcia vodíkových iónov: • redukcia vody: • redukcia rozpusteného kyslíka: • redukcia kovového iónu: • vylúčenie kovu:
Termodynamika korózie • pre štúdium korózie je často potrebné zistiť, či korózny dej môže prebiehať samovoľne podľa určitej reakčnej schémy: • vnútorná energia • entalpia • entrópia • Gibbsova energia
Termodynamika korózie • Vnútorná energia – celkový obsah energie danej sústavy. Je daná súčtom energií vo vnútri sústavy, závisí od stavu sústavy a je funkciou stavu sústavy. • Najväčší vplyv na vnútornú energiu majú: • objem (V) • tlak (p) • teplota (T)
Termodynamika korózie • Zmena vnútornej energie: • pre izobarický dej:
Termodynamika korózie • Entalpia: • Entrópia:
Termodynamika korózie • Pri izobarických dejoch koná sústava prácu, ktorá je daná:
Termodynamika korózie • Stavová funkcia – Gibbsova energia: • Samovoľne izobarický a izotermický dej prebieha vtedy, keď sa to prejaví úbytkom Gibbsovej energie (ΔG < 0)
Termodynamika korózie - oxidácia • Reakčná schéma oxidácie: • V najjednoduchšom prípade:
Termodynamika korózie - oxidácia • Zmenu voľnej entalpie ΔG môžeme za konštantného tlaku a teploty definovať ako rozdiel chemických potenciálov látok konečných a východiskových. • pričom chemický potenciál:
Termodynamika korózie - oxidácia • Podľa hodnoty zmeny Gibbsovej energie sa určí, či daný dej je spontánny: • G > 0 systém prácu prijíma, vnútorná energia systému rastie, dej nie je spontánny, • G < 0 systém prácu vykonáva, vnút. energia systému klesá, dej prebieha spontánne, • G = 0 systém je v stave termodynam. rovnováhy, vnút. energia systému je konštatná
Elektródový potenciál • Medzi kovom a elektrolytom vzniká potenciálový skok. Keďže ide o interakciu dvoch sústav s rôznou energiou, vzniká snaha po vyrovnaní potenciálov – reakcia medzi kovom a elektrolytom výmenou nábojov. • Za konštantného tlaku a teploty je uvoľnená energia daná rovnicou • Pri elektrochemickej korózii sa premiestňujú valenčné elektróny, a vykonáva sa elektrická práca
Elektródový potenciál • Dosadením do Nernstovej – Petersonovej rovnice: • Nadpätie elektrochemickej reakcie: • pri >0 – kov prácu koná, prebieha oxidácia • pri <0 – kov prácu prijíma, prebieha redukcia
Štandardný potenciál • Štandardný potenciál – fyzikálnochemická charakteristika každého kovu • absolútna hodnota sa nedá určiť, sú stanovené iba relatívne hodnoty, ktoré sa merajú voči štandardnej vodíkovej elektróde, ktorej potenciál je dohodou považovaný za nulový • Štandardný potenciál je potenciál kovu ponoreného do roztoku obsahujúceho jeho vlastné ióny v jednotkovej koncentrácii, pri teplote 252 °C a tlaku p=101,3 kPa
Štandardný potenciál • všeobecne budú prebiehať reakcie: • aktívna koncentrácia M0 iónov bude konštantná, preto bude rovnovážny potenciál závisieť iba od koncentrácie M+ iónov v roztoku • Pri jednotkovej koncentrácii kovových iónov v roztoku
Štandardný potenciál -0,763 V 2H++2e→H2 Zn→Zn2++2e
Pourbaixove diagramy • mapujú podmienky rozpúšťania kovu (E) v závislosti od elektrochemického charakteru vodného prostredia (pH) • hraničné línie v diagramoch oddeľujú stabilitu jednotlivých fáz, sú odvodené z Nernstovej-Petersenovej rovnice • poskytujú informácie o reakciách a splodinách po dosiahnutí termodynamickej rovnováhy v čistej vode • sú v nich vyznačené oblasti imunity, aktivity a pasivity
Pourbaixove diagramy • sú rozdelené do 3 oblastí
Pourbaixove diagramy • pri konštrukcii E-pH diagramov musíme zobrať do úvahy všetky možné reakcie, napr. pre horčík:
