Úvod do koroze. (kapitola, která bude společná všem korozním laboratorním pracím a kterou studenti musí znát bez ohledu na to, jakou práci dělají)

Podobné dokumenty
Laboratorní práce č. 8: Elektrochemické metody stanovení korozní rychlosti

Stanovení korozní rychlosti objemovou metodou

GALAVANICKÝ ČLÁNEK. V běžné životě používáme název baterie. Odborné pojmenování pro baterii je galvanický článek.

Oxidace a redukce. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2. Redukce = odebrání kyslíku

Elektrochemický potenciál Standardní vodíková elektroda Oxidačně-redukční potenciály

Pufry, pufrační kapacita. Oxidoredukce, elektrodové děje.

Galvanický článek. Li Rb K Na Be Sr Ca Mg Al Be Mn Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Sb Bi As CU Hg Ag Pt Au

Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2

CHO cvičení, FSv, ČVUT v Praze

Koroze kovů. Koroze lat. corode = rozhlodávat

12. Elektrochemie základní pojmy

Nauka o materiálu. Přednáška č.10 Difuze v tuhých látkách, fáze a fázové přeměny

P + D PRVKY Laboratorní práce

POVRCHY A JEJICH DEGRADACE

Pufry, pufrační kapacita. Oxidoredukce, elektrodové děje.

ANODA KATODA elektrolyt:

Oxidace a redukce. Objev kyslíku nový prvek, vyvrácení flogistonové teorie. Hoření = slučování s kyslíkem = oxidace. 2 Mg + O 2 2 MgO S + O 2 SO 2

Inhibitory koroze kovů

STEJNOSMĚRNÝ PROUD Galvanické články TENTO PROJEKT JE SPOLUFINANCOVÁN EVROPSKÝM SOCIÁLNÍM FONDEM A STÁTNÍM ROZPOČTEM ČESKÉ REPUBLIKY.

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Koroze kovových materiálů. Kovy, mechanismy koroze, ochrana před korozí

Acidobazické děje - maturitní otázka z chemie

3.4. Chemické vlastnosti

Elektrochemie. Koroze kovových materiálů. Kovy. Kovy. Kovy. Kovy, mechanismy koroze, ochrana před korozí 1. Kovy Polokovy Nekovy

Úpravy povrchu. Pozinkovaný materiál. Zinkový povlak - záruka elektrochemického ochranného působení 1 / 16

Gymnázium Vysoké Mýto nám. Vaňorného 163, Vysoké Mýto

Stanovení korozní rychlosti elektrochemickými polarizačními metodami

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pořadí DUMu v sadě 07

Obsah Chemická reakce... 2 PL:

ELEKTROLÝZA. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

KOROZE A TECHNOLOGIE POVRCHOVÝCH ÚPRAV

ÚSTAV KOVOVÝCH MATERIÁLŮ A KOROZNÍHO INŽENÝRSTVÍ. Informace k praktickému cvičení na Stanovišti 3

Název materiálu: Vedení elektrického proudu v kapalinách

Mineralogie důlních odpadů a strategie remediace

KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA (70 BODŮ)

Číslo projektu: CZ.1.07/1.5.00/ Ročník: 1.

test zápočet průměr známka

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. Pojmy Metody a formy Poznámky

ŘADA KOVŮ, LP č. 1 REAKCE KOVŮ

J. Kubíček FSI Brno 2018

STŘEDNÍ ODBORNÁ ŠKOLA a STŘEDNÍ ODBORNÉ UČILIŠTĚ, Česká Lípa, 28. října 2707, příspěvková organizace. Digitální učební materiály

ANODA KATODA elektrolyt:

Datum: Projekt: Využití ICT techniky především v uměleckém vzdělávání Registrační číslo: CZ.1.07./1.5.00/34.

N A = 6, mol -1

Sekundární elektrochemické články

CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Protolytické děje VY_32_INOVACE_18_15. Mgr. Věra Grimmerová.

Koroze působením makročlánků

DUM VY_52_INOVACE_12CH35

E ŘEŠENÍ KONTROLNÍHO TESTU ŠKOLNÍHO KOLA

Koroze obecn Koroze chemická Koroze elektrochemická Koroze atmosférická

řada potenciálů kovů, Nernstova rovnice 2)Článek spojení dvou poločlánků (nejprve ve standardním stavu),

OPTIMALIZACE CHEMICKY PODPOROVANÝCH METOD IN SITU REDUKTIVNÍ DEHALOGENACE CHLOROVANÝCH ETHYLENŮ.

ZÁKLADNÍ CHEMICKÉ VÝPOČTY

Hlavní parametry přírodního prostředí ph a Eh

U = E a - E k + IR Znamená to, že vložené napětí je vyrovnáváno

9. ročník Galvanický článek

T03 Voda v anorganické chemii e-learning pro žáky

Sešit pro laboratorní práci z chemie

= vědní disciplína zabývající se ději a rovnováhami v soustavách, ve kterých se vyskytují elektricky nabité částice

Složení soustav (roztoky, koncentrace látkového množství)

SHRNUTÍ A ZÁKLADNÍ POJMY chemie 8.ročník ZŠ

REAKCE V ANORGANICKÉ CHEMII

Ukázky z pracovních listů 1) Vyber, který ion je: a) ve vodném roztoku barevný b) nejstabilnější c) nejlépe oxidovatelný

Sešit pro laboratorní práci z chemie

Gymnázium, Milevsko, Masarykova 183 Školní vzdělávací program (ŠVP) pro vyšší stupeň osmiletého studia a čtyřleté studium 4.

NOVÝ INDIKAČNÍ SYSTÉM PRO DEMONSTRACI KOROZNÍHO ČLÁNKU S RŮZNÝM OVZDUŠNĚNÍM. PAVEL NOVÁK, TOMÁŠ HRON, ŠÁRKA MSALLAMOVÁ a MILAN KOUŘIL.

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_13_Ch_OB Ročník: I. Vzdělávací oblast: Přírodovědné

ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH

Gymnázium Chomutov, Mostecká 3000, příspěvková organizace Mgr. Monika ŠLÉGLOVÁ VY_32_INOVACE_06B_05_Vlastnosti kovů, hliník_test ANOTACE

2.4 Stavové chování směsí plynů Ideální směs Ideální směs reálných plynů Stavové rovnice pro plynné směsi

KOROZE. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

1 mol (ideálního) plynu, zaujímá za normálních podmínek objem 22,4 litru. , Cl 2 , O 2

Název: Beketovova řada kovů

KOROZE OCELI A HLINÍKU VE VYBRANÝCH PROSTŘEDÍCH

DOUČOVÁNÍ KVINTA CHEMIE

Elektrochemické reakce

CHEMIE. Pracovní list č. 7 - žákovská verze Téma: ph. Mgr. Lenka Horutová. Projekt: Student a konkurenceschopnost Reg. číslo: CZ.1.07/1.1.07/03.

Rozpustnost s. Rozpouštění = opakem krystalizace Veličina udávající hmotnost rozpuštěné látky v daném objemu popř. v hmotnosti nasyceného roztoku.

Elektrochemická redukce korozních produktů na stříbře a jeho slitinách

Ústřední komise Chemické olympiády. 53. ročník 2016/2017. KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA kategorie C. ZADÁNÍ: 60 BODŮ časová náročnost: 120 minut

Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

KARBOXYLOVÉ KYSELINY

STANOVENÍ CHLORIDŮ. Odměrné argentometrické stanovení chloridů podle Mohra

Elektrochemické metody

THE IMPACT OF PROCESSING STEEL GRADE ON CORROSIVE DEGRADATION VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ OCELI NA KOROZNÍ DEGRADACI

Měření ph nápojů a roztoků

Mezikrystalová koroze

Chemie - 1. ročník. očekávané výstupy ŠVP. Žák:

Opakování: shrnutí základních poznatků o struktuře atomu

Transkript:

Úvod do koroze (kapitola, která bude společná všem korozním laboratorním pracím a kterou studenti musí znát bez ohledu na to, jakou práci dělají) Koroze je proces degradace kovu nebo slitiny kovů působením prostředí. Chemickou reakcí se složkami korozního prostředí se kov vrací do stavu sloučeniny totožné nebo podobné té, ze které byl vyroben. Vzhledem k tomu, že koroze kovu je doprovázena přenosem elektrického náboje, je nutné na korozi pohlížet jako na elektrochemický děj. Uvedenou celkovou reakci rozpouštění zinku [1], která je příkladem korozního procesu, je možné rozdělit na dva dílčí děje, oxidační a redukční. Oxidační neboli anodickou reakcí je přechod kovového zinku na zinečnaté ionty [2] (obecně ve tvaru [4]). Uvolněné elektrony se spotřebovávají katodickou (depolarizační) reakcí. V tomto případě probíhá redukce H + iontů za vzniku plynného vodíku [3]. Výsledkem reakce kovového zinku s roztokem kyseliny je v tomto případě přechod zinku na rozpustné korozní produkty za současného uvolňování bublinek vodíku na povrchu zinku. Katodickou reakcí není vždy redukce vodíku v oxidačním stavu +I jako v případě zinku exponovaného v roztoku kyseliny chlorovodíkové [3] nebo při rozpouštění hliníku v roztoku NaOH [5]. Teoreticky probíhá koroze kovu vždy, je-li v okolním prostředí přítomna jakákoli složka, která je schopna snižovat svůj oxidační stav, a jsou-li produkty celkové reakce termodynamicky stálé. Jsou-li totiž za daných podmínek korozní produkty nestálé, tzn. že termodynamicky stabilní je kov, nemůže probíhat reakce ve směru oxidace kovu, a nejsou tudíž v povrchu kovu k dispozici

přebytečné elektrony, které by redukovaly některou z redukovatelných složek prostředí. Takovou redukovatelnou složkou prostředí mohou být například ionty Fe 3+ [6] nebo Sn 4+ [7]. Běžnou katodickou reakcí je redukce kyslíku. Plyny, podobně jako pevné látky, jsou do určité míry rozpustné v kapalinách. Kyslík se tak rozpouští také ve vodném elektrolytu. Jeho obsah v elektrolytu, který je v rovnováze s běžnou atmosférou, lze vyjádřit hodnotou 8 ppm (ppp = parts per milion). V kyselém a neutrálním roztoku ji popisuje rovnice [8], v alkalickém probíhá podle rovnice [9]. Povrch kovu je rozdělen na anodická a katodická místa, na nichž probíhá odděleně korozní, resp. depolarizační reakce. V nejjednodušším případě, kdy kov koroduje na celém svém povrchu rovnoměrně, mají anody a katody velikost atomu a jejich poloha se neustále mění. V případech tzv. nerovnoměrných forem koroze probíhají jednotlivé reakce přednostně na určitých částech povrchu kovového materiálu. Nejčastěji to bývá způsobeno usnadněným přístupem některé aktivní složky prostředí k jedné části povrchu. Uvažujeme-li například korozi oceli s kyslíkovou depolarizací [9], omezuje se průběh redukce kyslíku na místa v blízkosti hladiny vodného prostředí, kde je přítomnost kyslíku zajištěna difúzí od rozhraní atmosféra/elektrolyt. Na místech vzdálenějších od hladiny probíhá převážně rozpouštění kovu. Tento jev lze jednoduše demonstrovat tzv. Evansovým pokusem: korozní děje pod kapkou solného roztoku s indikátorem (3 g NaCl + 0,1 g K 3 [Fe(CN) 6 ] + 10 kapek roztoku fenolftaleinu ve 100 ml vody) na ocelovém plechu. Růžová barva po obvodu kapky signalizuje růst ph v důsledku průběhu depolarizační reakce [9] a modrá barva uprostřed tvorbu železnato-železitého kyanokomplexu

(Fe 3 [Fe(CN) 6 ] 2, berlínské modři ) vázáním rozpuštěného železa ve formě Fe 2+. Hydrolyzované korozní produkty železa vznikající reakcí se usazují kolem místa, kde probíhá anodická reakce. Schématické znázornění dějů probíhajících pod kapkou solného roztoku na železném povrchu. Po krátké době dojde ke spotřebování kyslíku rozpuštěného v kapalině a depolarizační reakce (redukce kyslíku) probíhá převážně na okrajích kapky, v blízkosti rozhraní kapalina-vzduch. K rozpouštění kovu dochází nejvíce ve střední části kapky. Převzato. Stejně jako každá chemická reakce je i rychlost koroze kovů ovlivněna teplotou. Exponenciální charakter závislosti vyplývá z Arrheniovy rovnice kde symbol v kor představuje korozní rychlost, E * plynovou konstantu a T teplotu v Kelvinech. aktivační energii, R univerzální

Korozi kovů významně ovlivňuje oxidační schopnost a ph prostředí. Pro odhad náchylnosti kovu ke korozi ve vodném elektrolytu slouží na základě termodynamických dat zkonstruované diagramy potenciál-ph. Termín potenciál lze zjednodušeně chápat jako míru ochoty kovu odevzdávat své elektrony a přecházet do vyššího oxidačního stavu, přičemž čím vyšší tato ochota je, tím je potenciál zápornější. Zároveň potenciál vyjadřuje ochotu složky prostředí tyto elektrony přijmout a redukovat se, což lze jinými slovy vyjádřit termínem oxidační schopnost prostředí. Kombinací těchto dvou ochot a kinetických vlivů na průběh elektrochemických reakcí při korozním ději je korozní potenciál, který kov zaujímá, když rychlost produkce elektronů oxidací kovu je rovna rychlosti jejich spotřeby redukcí složky prostředí. Korozní potenciál je měřitelná veličina ve formě napětí mezi pracovní elektrodou (korodující kov) a referenční elektrodou (elektrochemický poločlánek se známým konstantním potenciálem). Veličina ph je základní charakteristikou elektrolytů, která významně ovlivňuje korozní chování většiny kovů. Vyjadřuje aktivitu (zjednodušeně molární koncentraci) H + iontů v roztoku vyčíslenou jako záporný dekadický logaritmus. Z toho je zřejmé, že se hodnota ph neomezuje pouze na interval 0 až 14, ale může nabývat i zápornějších, resp. kladnějších hodnot, pokud je v daném elektrolytu aktivita H +, resp. aktivita OH - iontů vyšší než 10 0. Diagramy potenciál ph vyznačují, který reakční produkt je za daných podmínek termodynamicky stabilní. Například hliník se ve vodném roztoku aktivně rozpouští při nízkých i při vysokých hodnotách ph za vzniku rozpustných produktů Al 3+ -, resp. AlO 2. V obou případech je koroze hliníku doprovázena vodíkovou depolarizací. Prakticky velmi významná je oblast v okolí ph 7, v níž je nezávisle na oxidační schopnosti prostředí termodynamicky stabilní nerozpustný Al 2 O 3 (oblast pasivity).

Diagramy potenciál-ph pro hliník a pro železo ve vodném prostředí při koncentraci rozpuštěných iontů 10-6 mol l -1. Oblast imunity je zvýrazněna modrou, pasivity zelenou a aktivity červenou barvou. Přerušované úsečky vymezují oblast stabitity vody (nad touto oblastí se voda rozkládá za vzniku O 2 a pod ní za vzniku H 2 ).