Примеры решения типовых задач. Пример 1. Олово спаяно с серебром

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:

E^о_O2+2H2O/4OH-=+0,4 B; E^о_Sn2+/Sn =−0,14 B; E^о_Ag+/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=E^о_2H2O+O2/4OH-−E^о_Sn2+/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): Fe^о Fe²⁺+ 2 ,

(+) К (Fe₃C): 2H⁺ + 2 H₂ .

При атмосферной коррозии стали протекают следующие процессы:

(−) А (Fe): Fe^о 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 (E^о_Cu2+/Cu=+0,34 B) и алюминия (E^о_Al3+/Al=−1,662 B), например магний (E^о_Mg2+/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.