Кинетика электрохимических процессов катодных процессов

Электродные процессы электрохимической коррозии металлов обязательно включают в себя, как всякий гетерогенный процесс, помимо электрохимической реакции, стадии массопереноса, осуществляемые диффузией или конвекцией отвод продукта анодного процесса (ионов металла) от места реакции — поверхности металла, перенос частиц деполяризатора катодного процесса к поверхности металла и отвод продуктов катодной деполяризацион-ной реакции от места реакции — поверхности металла в глубь раствора и т. п. Суммарная скорость гетерогенного процесса определяется торможениями его отдельных стадий. Если, однако, торможение одной из последовательных его стадий значительно больше других, то сумм.арная скорость процесса определяется в основном скоростью этой наиболее заторможенной стадии. В коррозионных процессах довольно часты случаи диффузионного или диффузионно-кинетического контроля, т. е. значительной заторможенности стадий массопереноса. В связи с этим диффузионная кинетика представляет теоретический и практический интерес. [c.204]

Перенапряжение перехода возникает тогда, когда наиболее медленной стадией электродного процесса является собственно электрохимическая реакция (разряд, ионизация). Основы теории перенапряжения перехода в 1930—1940 гг. были предложены М. Фольмером, Т. Эрдей-Грузом, А. Н. Фрумкиным и другими в применении к процессу выделения водорода в более поздних работах была дана общая теория этого вида перенапряжения. Теория Фольмера и Эрдей-Гру-за разработана для концентрированных растворов электролитов при отсутствии специфической адсорбции поверхностно-активных веществ на электродах. Она основана на общих положениях химической кинетики, устанавливающих зависимость между скоростью реакции и энергией активации. Однако для электрохимических процессов следует учитывать зависимость энергии активации от потенциала электрода. Рассмотрим теорию перенапряжения перехода в применении к катодной реакции Ох + ге" Red. Скорость этой реакции равна разности скоростей прямой реакции восстановления и обратной — окисления. Скорость каждой из них описывает уравнение [c.505]

Теория электрохимического перенапряжения была разработана применительно к процессу катодного выделения водорода, а затем распространена на другие электродные процессы. Основой этой теории служит классическое учение о кинетике гетерогенных химических реакций. Количественные соотношения между величиной перенапряжения г и плотностью тока / были получены при использовании принципа Бренстеда о параллелизме между энергией активации 7а и тепловым эффектом <3р (или изобарным потенциалом АО) в ряду аналогичных реакций. Квантовомеханическая трактовка электродных процессов начала формироваться лишь сравнительно недавно, хотя отдельные попытки в этом направлении предпринимались уже начиная с середины 30-х годов (Герни, О. А. Есин и др.). Основные исследования в этом направлении были выполнены Бокрисом, Догонадзе, Христовым и др. [c.346]

Из многочисленных способов защиты, пожалуй, наиболее важны методы, повышающие торможение анодного процесса или, другими словами, методы, способствующие поддержанию коррозионных систем в устойчивом пассивном состоянии. К этим методам защиты относятся создание большинства коррозионноустойчивых сплавов, как, например, нержавеющих сталей, применение широкого класса анодных ингибиторов и пассиваторов (как в виде добавок в коррозионные среды, так и в защитные полимерные пленки, или смазки). В последнее время методы защиты путем анодного торможения коррозионного процесса дополнились принципиально новыми предложениями катодным легированием сплавов и применением анодной поляризации внешним током или использованием катодных протекторов. Открытие этих методов было логическим следствием большого числа глубоко продуманных систематических исследований в области кинетики электрохимических процессов коррозии. [c.10]

Кинетику электродных процессов, в том числе и электродных процессов электрохимической коррозии металлов, принято изображать в виде поляризационных кривых, представляющих собой графическое изображение измеренной с помощью описанной в ч. III методики зависимости потенциалов электродов V от плотности тока i = I/S, т. е. V = f (i). На рис. 136 приведены кривые анодной и катодной поляризации металла, характеризующие его поведение в качестве анода и катода коррозионного элемента. Степень наклона кривых характеризует большую (крутой ход) или малую (пологий ход) затруд- [c.194]

Последнее уравнение есть уравнение прямой зависимости потенциала от плотности тока и изображается на рис. 3.5 штрихпунктирной линией. Эти линии, характеризующие кинетику электрохимической коррозии металлов, получили название поляризационных кривых, соответственно анодной (1Д,) и катодной (и ). Степень наклона этих кривых характеризует большую (крутая прямая или кривая) или малую (пологая прямая или кривая) затрудненность (скорость) протекания электродного процесса. Количественно это выражается истинной й С/к/с// = а (dUJdI = р) или средней (на данном интервале А/) поляризуемостью процесса. Таким образом, чем меньше угол наклона, тем больше скорость электродной реакции, так как снижается сопротивление электрода протеканию на нем реакции. Отсюда и физический [c.38]

Ингибиторы могут изменять скорость коррозионного процесса лишь в том случае, если они влияют на кинетику электрохимических реакций, обусловливающих этот процесс. Учитывая это, ингибиторы можно разделить на три группы а) тормозящие только анодную реакцию ионизации металла б) тормозящие только катодную реакцию деполяризации в) тормозящие обе реакции одновременно. Замедление коррозии может происходить также в результате увеличения омического сопротивления гетерогенной системы на границе раздела фаз металл - среда при образовании на металле поверхностной пленки, обладающей пониженной электропроводностью. [c.187]

Основываясь на том, что, изменяя скорость коррозионного процесса, ингибиторы должны влиять на кинетику электрохимических реакций, У. Р. Эванс классифицировал все ингибиторы на анодные, катодные и смешанные, имея в виду, что первые замедляют анодную реакцию, вторые — катодную, а третьи — обе реакции одновременно. Такое деление ингибиторов часто применяют к неорганическим соединениям в водных средах. [c.89]

Первым на возможность медленного протекания такой электрохимической стадии указал Р. А. Колли (1880). Большое значение для понимания причин, обусловливающих конечную скорость этого акта, имели работы Леблана (1910) и Н. А. Изгарышева (1915), привлекшие внимание электрохимиков к той важной роли, которую играют явления гидратации и д( гидратации нонов в кинетике электродных процессов. Н. И. Кобозев и Н. И. Некрасов (1930) на примере реакции катодного выделения водорода впервые показали, что состояние частиц, в котором они находятся непосредственно после акта разряда, мол ет существенно отличаться от состояния конечных продуктов электродной реакции. Скорость актов раз- [c.344]

ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КИНЕТИКА АНОДНЫХ И КАТОДНЫХ ПРОЦЕССОВ [c.198]

Влияние кислорода. Скорость коррозии металлов в нейтральных растворах существенно зависит от концентрации растворенного в коррозионной среде кислорода, который обеспечивает протекание катодной реакции. В большинстве случаев кислород поступает из атмосферы, и скорость коррозии в соответствии с механизмом диффузионной кинетики электрохимического процесса прямо пропорциональна его концентрации. Линейная зависимость наблюдается до тех пор, пока не будет достигнута достаточно высокая концентрация кислорода, после чего поверхность металла начинает пассивироваться. Содержание кислорода в коррозионной среде зависит как от состава и концентрации солей, так и от температуры, условий перемешивания и других факторов, определяющих его растворимость в данной среде. [c.25]

При снятии потенциостатических кривых используют те же электролитические ячейки, которые применяют при изучении кинетики электрохимических процессов другими методами. Однако в некоторых случаях требуется применение специальных ячеек. Например, при использовании классического потенциостата ячейка должна иметь малое сопротивление и малую поляризуемость вспомогательного электрода, что и определяет ее конструкцию. На рис. 32 представлен один из возможных вариантов подобной электролитической ячейки, показывающий расположение анода и катода. Характерная особенность этой ячейки — малое расстояние между катодом и анодом и большая поверхность катода. Если потенциостат может работать только при небольших сопротивлениях электролитической ванны, то приходится отказываться от разделения катодного и анодного пространства. [c.53]

Изучение перенапряжения прн электролитическом выделении водорода представляет значительный интерес для теории и практики. Найденные при этом закономерности могут служить в качестве исходных данных для обобщений в области электрохимической кинетики. Величина водородного перенапряжения и зависимость его от различных факторов учитываются при создании технологических электрохимических процессов. Например, при электролизе водных растворов солей цинка на катоде могут протекать реакции разряда ионов Zn ((pzn - ,zn = —0.76 В) и ионов Н" (в нейтральном растворе фн -,н, = —0,41 В). Вследствие высокого перенапряжения водорода на цинке потенциал его выделения сдвигается в сторону более отрицательных значений, благодаря чему возможно катодное осаждение металла с выходом по току 90—95%. [c.513]

Теория замедленного разряда приложима ко всем электрохимическим процессам с замедленной электрохимической стадией разряда или ионизации и изложена выше (см. с. 198) применительно к процессу растворения металла. Именно при изучении катодного процесса разряда водородных ионов и его поляризации складывались основные положения электрохимической кинетики электродных процессов. [c.253]

Почвенной коррозии подвергаются различные металлоемкие конструкции и сооружения (трубопроводы для различных целей, кабели связи, сооружения метро, гидросооружения и т. п.). В нашей стране в почву заложено около 30 млн. т металла. Процесс коррозии металлов в почве — электрохимический, аналогичный процессам, протекающим в жидкостях с кислородной деполяризацией, однако с рядом характерных особенностей. Эти особенности обусловливаются составом микропористой структуры почвы, ее влажностью, воздухопроницаемостью. Скорость почвенной коррозии определяется кинетикой анодных и катодных процессов, а для протяженных сооружений, помимо этого, омическим сопротивлением среды. [c.40]

Учитывая характер изменения кинетики электрохимических реакций, можно заранее предсказать коррозионное поведение металлов в щелях и зазорах. Особенно чувствительными к щелевой коррозии должны оказаться металлы, корродирующие в обычных условиях с анодным контролем. Если же скорость коррозионного процесса определяется кинетикой катодной реакции, то скорость коррозии в щелях будет ниже, чем на свободно омываемой поверхности, поскольку ускоряется лишь анодная реакция, которая в данном случае не определяет скорости саморастворения. При этом имеется, конечно, в виду, что продолжительность контакта металла с электролитом в щели и вне ее одинакова. [c.215]

Рис. 3. Определение электрохимической скорости сплава 5 на основе кинетики анодных и катодных процессов (поляризационной диаграммы коррозии) АА и КК — теоретическая анодная и катодная поляризационные кривые есА и

Скорости анодного и катодного процессов, протекающих с участием свободных электронов, как и всех электрохимических процессов, в соответствии с законами электрохимической кинетики (см. с. 198), зависят от величины электродного потенциала металла. [c.177]

Коррозия рения в исследуемых растворах имеет электрохимическую природу, и особенности коррозионного поведения рения целиком определяются кинетикой анодных и катодных процессов в рассматриваемых условиях. [c.177]

Изучение электродных процессов при использовании линейно повышающегося потенциала на растущей ртутной капле производится обычно при столь высоких значениях V, что для наблюдения и регистрации кривых используют катодный осциллограф, при этом сам этот метод исследования часто рассматривают как одну из разновидностей осциллографической полярографии. Осцилло-графическая полярография с линейно изменяющимся напряжением находит широкое применение как для изучения механизма и кинетики электродных процессов, так и в аналитических целях [48]. Если электродный процесс включает в себя две последовательные электрохимические стадии, протекающие при разных потенциалах, или же в растворе присутствуют два деполяризатора, различающиеся по легкости вступления в электрохимическую реакцию, то на осциллополярограммах наблюдается два максимума. Определение /макс второго максимума представляет известные трудности [48], так как для его нахождения из наблюдаемой величины максимального тока необходимо вычесть значение тока, отвечающего первому электродному процессу, которое обычно находится экстраполяцией [49] ниспадающего участка кривой после первого максиму ма. [c.26]

Б. Б. Эршлером и А. Н. Фрумкиным. Эта работа, а также работа В. А. Ройтера, В. А. Юза и Е. С. Полу ян (1939), в которой были определены скорости анодного растворения и катодного осаждения ряда металлов при помощи гальваностатических импульсов, представляют интерес как примеры первых количественных исследований кинетики электродных процессов нестационарными методами. В настоящее время нестационарные методы исследования получили чрезвычайно широкое развитие в электрохимической кинетике. Большое значение для электрохимической кинетики имели открытие и разработка Я. Гейровским (1922—1925) полярографического метода, при помощи которого были изучены многие электродные процессы. [c.11]

Определение влияния на силу тока коррозионного элемента соотношения площадей анодной и катодной зон представляет простой и удобный в экспериментальном отношеггии способ проверки электрохимического механизма коррозии металлов в растворах электролитов. Характер такого влияния может быть количественно выражен, исходя из основных положений кинетики электрохимических процессов, протекающих на аноде и катоде коррозионного элемента при его работе. Наобходимо, однако, сделать определенные допущения относительно конкретных условий работы коррозионного элемента. Если, в частности, полностью исключить диффузионные ограничения, то для металлов с небольшим током обмена по собственным ионам общее условие стационарности определяется формулой (9.6), в которое входит величина анодной зоны поверхности и катодной зоны 5 . Для последу ющего целесообразно принять за единицу сумму поверхности анодной и катодной зон, положив, что = Вд, 5 = 6 , и что 0 + 0 , = 1. При этом Вд и В соответственно будут иметь смысл безразмерной величины доли поверхности анода и катода. Примем во внимание, что [c.255]

Практическое использование электрохимических принципов защиты от коррозии требует знания кинетики анодного и катодного процессов на металлах и влияния на нее внутренних и внешних факторов в широкой области потенциалов между крайними значениями равновесных потенциалов термодинамически возможных в системе металл — раствор анодных и катодных реакций. Как следует, например, из рис. 1, при протекании процесса в области перепассивации (фв), когда для защиты от коррозии целесообразно смещать потенциал коррозии в сторону отрицательных значенйй, не любое торможение катодной реакции приведет к подавлению коррозионного процесса (см. кривые ф 1 и ф°/1/). Без знания границ устойчивого пассивного состояния защитить металл невозможно. [c.10]

Так возникло представление об элементарном акте электродного процесса. Непосредственное определение скорости реакции разряда ионов гидроксония с образованием адсорбированного атома водорода было проведено переменноточным методом в 1940 г. П. И. Долиным, Б. В, Эршлером и А. Н. Фрумкиным. Эта работа, а также работа В. А. Ройтера, В. А. Юзы и Е. С. Полуяна (1939 г.), в которой были определены скорости анодного растворения и катодного осаждения ряда металлов при помощи гальваностатических импульсов, представляют интерес как примеры первых количественных исследований кинетики электродных процессов нестационарными методами. В настоящее время нестационарные методы исследования получили чрезвычайно широкое развитие в электрохимической кинетике. Большое значение для электрохимической кинетики имело открытие и разработка Я. Гейровским (1922—1925 гг.) полярографического метода, при помощи которого были изучены многие электродные процессы. [c.12]

Характерной особенностью большинства многостадийных процессов в электрохимии органических соединений является сочетание электрохимических и химических стадий реакции, осуществляющихся последовательно или параллельно друг другу. Ниже на примере процессов катодного восстановления органических веществ, включающих химические стадии протонирования и димеризации, а также процессов каталитического выделения водорода и электровосстановления нитросоединений мы рассмотрим различные аспекты влияния химических стадий процесса на его кинетику, механизм и селективность, природу промежуточных продуктов и их устойчивость. [c.230]

Рис. 1. Определение электрохимической коррозии сплава (5) из кинетики анодных и катодных процессов (поляризационной диаграм1мы коррозии)

Допущение о том, что выделение металла совершается не как последовательная стадийная реакция, а как один элементарный акт, противоречит всем результатам, полученным при изучении кинетики различных электрохимических процессов. Например, для реакции катодного выделения водорода принятие такого допущения привело бы к не отвечающему действительности выводу о независимости водородного перенапряжения от природы металла. Чтобы объяснить связь, существующую между металлическим перенапряжением и природой металла, а также характер влияния состава раствора на величину перенапряжения, необходимо принимать во внимание не только начальное и конечное состояния металлических ионов, но и природу элементарных актов. При зтом следует учитывать состояние и озойства реагирующих частиц на разных стадиях суммарного процесса. [c.466]

Несмотря на значительное число работ, носвященных исследованию атмосферной коррозии металлов [1—6], до настоящего времени отсутствуют количественные данные о кинетике электрохимических процессов, протекающих на поверхности металла под адсорбционными пленками влаги. Исследование работы моделей коррозионных пар [7] и электродных процессов под тонкими пленками влаги [8—10] показали, что скорость катодного процесса кислородной деполяризации возрастает с уменьшением толщины пленок. Однако в общем коррозионном процессе доля катодного контроля остается все еще превалирующей. Эти выводы относятся к видимым влажным пленкам при уменьшении их толщины до 30 мк. [c.638]

Резюмируя имеющиеся на сегодня фактические данные о кинетике электрохимических процессов атмосфернот коррозии, можно с достаточным основанием полагать, что атмосферная коррозия большинства технически важных металлов (Ре, 2п, и, по-видимому, других) под видимыми пленками влаги или сильно увлажненными влагой продуктами коррозии (условия, определяемые непосредственным попаданием осадков на корродирующую поверхность) идет с превалированием катодного контроля (рис. 177,а). Катодный контроль здесь, однако, уже значительно ослаблен по сравнению со случаем коррозии этих же металлов в условиях полного погружения в электролит. При нахождении на поверхности более тонких (невидимых) адсорбционных слоев влаги или полусухих (не пропитанных сплошь влагой) продуктов коррозии коррозионный процесс контролируется в основном анодным процессом (рис. 177,6). Таким образом, разделение атмосферной коррозии, протекающей с электрохимическим механизмом, на мокрую и влажную, помимо внешних качественных признаков по степени увлажнения поверхности металла, можно характеризовать также и более определенным количественным признаком — характером контроля электродного процесса К мокрой атмосферной коррозии следует относить случаи коррозии, протекающие с превалированием катодного контроля, к влажной атмосферной коррозии — случаи с превалированием анодного контроля. [c.344]

Так, например, удельное сопротивление почв может быть ниже 500 ом СМ (для влажных засоленных почв) и выще 10 ООП пн см (для сухих почв). Чаще же оно лежит именно в этих пределах. Скорость процесса электрохимической коррозии, как известно, целиком олределяется кинетикой анодных и катодных процессов, а для протяженных коррозионных пар, помимо этого, зависит также от омического сопротивления коррозионной среды. Рассмотрим условия протекания анодных и катодных процессов в почвенных условиях. [c.357]

Поляризационные кривые позволяют изучить кинетику электродных процессов, величину защитного тока при электрохимической. чащите, явление пассивности и др. Существует два способа снятия поляризационных кривых гальваностатический и потенциостатический. Гальваностатический метод заключается в измерении стационарного потенциала металла при пропускании через него тока определенной плотности. По ряду значений потенциалов при соответствующих плотностях поляризующего тока строят кривые катодной или анодной поляризации, т. е. зависимости Е = /(г к) или Е = /(/,г). [c.342]

Кинетика обратимого электрохимического процесса имеет большое сходство с кинетикой гетерогенных процессов, когда лимитиру-лощей стадией является доставка вещества. Однако есть и различие. Первая особенность состоит в том, что кроме диффузии и конвекции иоиы могут доставляться к электроду за счет миграции, т. е. под действием электрического поля. Если в катодном процессе участвует катион, то под влиянием миграции скорость движения иона и его доставка к электроду увеличиваются, если анион, то уменьшаются. В анодном процессе скорость катиона за счет мигра- [c.390]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология