Коррозия и защита металлов

Практическая работа 3

Коррозионный процесс протекает на границе двух фаз «металл - окружающая среда», т.е. является гетерогенным процессом взаимодействия жидкой или газообразной среды (или их окислительных компонентов) с металлом.

Одним из основных законов, на которых базируется возможность или невозможность протекания коррозионных процессов, является закон сохранения энергии, который можно записать в виде:

 

dQ = dU + pdV + dA

 

Энтропией называется функция S состояния системы, дифференциал которой в элементарном обратимом процессе  равен отношению бесконечно малого количества тепла, сообщенного системе, к абсолютной температуре последней

 

dS =σQ/T    

 

Энтальпией Н (теплосодержанием,  тепловой функцией) называется функция состояния термодинамической системы  равная сумме  ее внутренней энергии и произведения давления на  объем системы, выраженной в тех же единицах

 

H =  U+pV

 

Энергия Гиббса G

 

G =  U+pV – TS

 

Принципиальная возможность или невозможность  самопроизвольного протекания химического процесса определяется знаком изменения термодинамического потенциала. В качестве  критерия равновесия и самопроизвольности процессов коррозии металлов  наиболее удобно воспользоваться изобарно-изотермическим потенциалом или энергией Гиббса

 

∆G = - RT lgK_D

 

 

Максимум полезной работы  dA достигается при отрицательном значении ∆G, т.е. самопроизвольно протекают лишь те процессы в результате которых происходит уменьшение энергии Гиббса или

 

∆G <0

 

Самопроизвольно совершаются только такие химические превращения, в результате которых образуются вещества с меньшей химической энергией.

Коррозионный процесс невозможен если ∆G >0, и система находится в равновесии, если ∆G =0.

 

 ЗАДАЧА №1

Если рассмотреть типичную реакцию окисления для металлов:

Me(т) +H₂O(ж) + O₂(г) = Me(OH)_n (т)

то ∆G (для стандартных условий) для реакций превращения в гидроксиды  Mg, Cu, Au составит:

∆G_Mg = +598 кДж/моль;

∆G_Cu= -120 кДж/моль;

∆G_Au= +66 кДж/моль.

Сделайте выводы о возможности протекания коррозии у магния, меди и золота.