Примеры решения типовых задач

Пример 1. Олово спаяно с серебром. Укажите, какой из металлов будет окисляться при коррозии, если сплав находится в чистой влажной атмосфере (Н2О +О2)? Приведите схему образующегося гальванического элемента и вычислите его ЭДС для стандартных условий.

Решение. Находим значения стандартных электродных потенциалов:

EоO2+2H2O/4OH-=+0,4 B; EоSn2+/Sn =0,14 B; EоAg+/Ag =+0,8 B.

Олово является более активным металлом и в образующейся гальванической паре будет анодом.

Олово окисляется, а на катоде восстанавливается кислород. Следовательно, на электродах данного гальванического элемента происходят следующие процессы:

() А: Sn Sn2++ 2 ;

(+) К (Sn, Cu): O2 + 2H2O + 4 4OH-;

Схема образующегося гальванического элемента:

4

() 2Sn/2Sn2+½H2O, O2½4OH-/2H2O+O2 (Ag) (+),

ЭДС=Eо2H2O+O2/4OH-EоSn2+/Sn =0,4(0,14)=+0,54 B.

Пример 2. Приведите уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии стали в кислой среде и влажной атмосфере (Н2О+О2).

Решение. Сталь содержит карбид железа (Fe3C), являющийся основной примесью. Карбид железа менее активен, чем железо, поэтому анодом является железо, катодом – карбид железа.

В кислой среде на аноде происходит процесс окисления железа, на катоде – восстановление ионов водорода:

() А (Fe): Feо Fe2++ 2 ,

(+) К (Fe3C): 2H+ + 2 H2 .

При атмосферной коррозии стали протекают следующие процессы:

() А (Fe): Feо Fe2+ + 2 ,

(+) К (Fe3C): O2 + 2H2O + 4 4OH-.

Пример 3. Предложите протектор для защиты изделия из алюминиевой бронзы от коррозии во влажной атмосфере. Приведите уравнения протекающих процессов.

Решение. Алюминиевая бронза – это сплав меди с алюминием.

Протектор, согласно принципу его действия, должен иметь наиболее отрицательное значение электродного потенциала, чем потенциал меди (EоCu2+/Cu=+0,34 B) и алюминия (EоAl3+/Al=1,662 B), например магний (EоMg2+/Mg =2,36 B). В образующемся гальваническом элементе Mg будет играть роль анода и разрушаться:

() А: Mg Mg2++ 2 .

На катоде (изделии) будет протекать процесс разрядки кислорода:

(+) К: O2 + 2H2O + 4 4OH-.

Продуктом коррозии является Mg(OH)2.

МИНЕРАЛЬНЫЕ ВЯЖУЩИЕ ВЕЩЕСТВА

Природные силикаты

Из минералов в природе наиболее распространены соединения кремния, поскольку большая часть земной коры состоит из силика­тов и кремнезема. Силикаты не имеют характерного цвета, многие из них прозрачны или просвечивают, они тверды и тугоплавки, со стеклянным блеском и по внешнему виду напоминают камни. Помимо кремния и кислорода, они содержат алюминий, магний, железо, кальций и калий, а также гидроксильные группы или воду. В не­которых силикатах присутствует фтор, бериллий, бор, титан.

Силикаты состоят из катионов и анионов. В центре правильного тетраэдра находится атом кремния, в вершинах – атом кислорода. Анионы SiO4-4 могут соединяться в более сложные системы путем образования кислородного мостика между атомами кремния, как это представлено на схеме:

Такие цепочки, достигающие значительных размеров, должны рассматриваться как гигантские анионы.

Важную группу силикатов составляют алюмосиликаты (силика­ты, содержащие алюминий), относящиеся к группе полевых шпатов.

В кристаллической решетке кремний может замещаться алюми­нием, при этом образуются различные минералы:

ортоклаз – К2О·Аl2О3·6 SiO2,

альбит – Nа2О·Аl2О3·6 SiO2,

анортит – СаО·Аl2 О3·6 SiO2.