Определите, какая среда является более опасной для стальных изделий — кислая (pH2=), нейтральная или щелочная (pH10=)?
Вопрос посетителя
Определите, какая среда является более опасной для стальных изделий — кислая (pH2=), нейтральная или щелочная (pH10=)? Как влияют на скорость коррозии вторичные продукты коррозии? Ответ обосновать соответствующими уравнениями и расчетами
Ответ эксперта
Щелочная среда — самая безопасная для стального изделия: анионы ОН-, присутствующие в избытке в щелочной среде, реагируют с поверхностью металла и образуют на ней плотный труднорастворимый слой гидроксида, в рез. чего поверхность пассивируется. Поэтому, хоть термодинамически процесс возможен, практически он не идет.
(Скорость коррозии лимитируется кинетическим фактором — скоростью самой медленной стадии, обычно катодной.
Если коррозия с кислородной деполяризацией (с доступом воздуха), то лимитирующая стадия — диффузия молекул О2 через диффузионный слой.
Скорость определяется предельной плотностью тока I пр:
I пр= 4F∙D(O2)∙C(O2)/δ ,
D(O2) — коэффициент диффузии кислорода,
C(O2) — концентрация кислорода в растворе,
δ — толщина диффузионного слоя)
Кислая наиболее опасна, как подробно показано в решении задачи. В дополнение к нему:
продукт коррозии в кислой среде — газ водород, который выделяется в среду, не оставаясь в системе, поэтому по принципу Ле-Шателье происходит постоянное смещение в сторону коррозии (прямая реакция), т.е. ускорение коррозии. Кроме того, как там указано, соли металла, образующиеся в кислой среде, хорошо растворимы и не могут препятствовать коррозии.
В нейтральной среде нет повышенной концентрации ионов водорода, т.к. вода слабо диссоциирует на ионы Н+ и ОН- (10^-7 М), водород практически не образуется и т.о. не влияет на скорость коррозии. Происходит образование ионов ОН-, на поверхности металла образуется слой труднорастворимых продуктов коррозии, однако их плотность низка (ржавчина имеет рыхлую неоднородную структуру), поэтому они меньше препятствуют доступу новых ионов ОН- и не могут остановить коррозию (не пассивируют поверхность металла). Однако без доступа кислорода скорость коррозии будет очень низкой. Доступ кислорода резко увеличит скорость коррозии. Поэтому на поверхности водоема трубы ржавеют намного быстрее, чем под водой, и чем глубже, тем медленнее коррозия.
