ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Коррозия с водородной деполяризацией из "Коррозия химической аппаратуры и коррозионностойкие материалы Издание 3" Коррозия с выделением водорода на катоде относится к наиболее частым случаям растворения металлов, встречающимся в химической промышленности. Рассмотрим подробнее явления, происходящие при коррозии с водородной деполяризацией. [c.36] Последняя стадия происходит тогда, когда пузырьки водорода достигают такой величины, что могут преодолеть поверхностные силы и оторваться от электрода. [c.37] Потенциал разряда водородных ионов при данных условиях равен сумме равновесного потенциала водородного электрода и величины перенапряжения водорода, обозначаемой т]н,. Под величиной перенапряжения водорода понимают сдвиг потенциала катода при данной плотности тока в отрицательную сторону по сравнению с потенциалом водородного электрода в том же растворе, в тех же условиях, но при отсутствии тока в системе. [c.37] Понятие перенапряжение связано с избыточным напряжением, которое необходимо приложить сверх электродвижущей силы системы в равновесных условиях для проведения процесса электролиза с определенной скоростью. Расход электрической энергии на получение водорода поэтому больше, чем это определяется термодинамическими подсчетами. Это добавочное напряжение обеспечивает в данных условиях определенную скорость разряда водородных ионов с последующим образованием и выделением пузырьков водорода. [c.37] Явление перенапряжения при катодном процессе восстановления водорода имеет большое практическое и теоретическое значение, так как если бы выделение водорода не сопровождалось значительным перенапряжением, то коррозионные процессы с водородной деполяризацией протекали бы значительно более интенсивно, чем это имеет место в реальных условиях. [c.37] В нейтральных растворах с рН = 7 гальванические элементы, составленные из большинства металлов, работают без выделения газообразного водорода, так как потенциал разряда ионов водорода отрицательнее, чем потенциал анода. Только начиная с определенного значения pH, при котором потенциал анода отрицательнее потенциала разряда водородных ионов, процесс коррозии может сопровождаться выделением водорода. Металлы с очень электроотрицательным потенциалом могут выделять водород из нейтральных и даже щелочных растворов. Такое явление, например, наблюдается при растворении магния в растворе хлористого натрия. [c.37] Постоянная а зависит от природы материала, состояния его поверхности, состава раствора и температуры. Постоянная а представляет собой величину перенапряжения при плотности тока, равной единице. Чем больше а, тем больше перенапряжение при данной плотности тока, т. е. тем больше отклонение от равновесного состояния. [c.38] Величина а для некоторых металлов (Зп, 7п, Сё, Н , Т1, РЬ) имеет высокое значение (1,24—1,56), для других же металлов она значительно меньше (0,1—0,8). [c.38] Как следует из уравнения Тафеля, при коррозионных процессах, протекающих с водородной деполяризацией, изменение потенциала катода имеет логарифмическую зависимость от плотности тока, так как перенапряжение водорода повышается пропорционально логарифму плотности тока. Эта зависимость применима в широком диапазоне плотностей тока, за исключением очень малых плотностей тока (так как при / = О перенапряжение, согласно уравнению, должно было бы равняться бесконечности). При плотностях тока меньше чем 10 а/см зависимость смещения потенциала от плотности тока становится линейной. На фиг. 15 приведены потенциалы выделения водорода (в полулогарифмических координатах) для различных технических металлов при достаточно больших плотностях тока. [c.38] Так как величина перенапряжения водорода зависит от плотности тока, т. е. при данной силе тока от истинных размеров поверхности катода, при одинаковой силе тока она больше на гладкой поверхности, чем на шероховатой. [c.38] Перенапряжение водорода находится в сильной зависимости как от pH раствора, так и от концентрации раствора электролита, от наличия других катионов, могущих принимать участие в катодном процессе, а также от наличия или отсутствия в растворе поверхностноактивных веществ. Только в слабо концентрированных растворах перенапряжение водорода не зависит от pH раствора. Перенапряжение водорода при повышении температуры снижается. Для металлов с высоким перенапряжением (свинец, ртуть и др.) оно снижается приблизительно на 2—4 мв на градус. Это снижение при повышении температуры указывает на облегчение водородной деполяризации. [c.38] Теория возникновения перенапряжения водорода представляет существенный интерес, так как установление причин замедления процесса выделения водорода при водородной деполяризации имеет большое практическое значение. [c.39] Процесс торможения выделения водорода на катоде и удаления его в виде газа объясняется медленным протеканием или стадии Н+ + е Н (I) или стадии Н -г Н Нг (И). Первая стадия — электрохимическая, вторая (молизация атомов водорода) — химическая. [c.39] Установлено, что в большинстве случаев стадией, наиболее тормозящей общий процесс при коррозии с водородной деполяризацией, является электрохимическая — процесс разряда ионов водорода. Для некоторых же металлов с низким перенапряжением водорода существенную роль играет молизация атомов водорода. [c.40] Теория, объясняющая причину перенапряжения водорода замедленностью второй стадии, т. е. процессом рекомбинации атомов водорода в молекулы, достаточно обоснована для некоторых металлов, в отношении которых наблюдается параллелизм между величиной перенапряжения и каталитической их активностью по отношению к водороду. [c.40] Вернуться к основной статье