взаимодействие воды с металлами

Учитывая эти результаты и основываясь на предложенном в п VII.2 толковании (Л? // 7?) - Кривых можно констатировать наличие определенной корреляции между адсорбцией молекул воды и снижение коррозионной-но-усталостной прочности металла. Действительно, согласно предложенной трактовке этих кривых, при смещении потенциала в положительном направлении в интервале от 0.1 В до примерно -0.2 В происходит снижение числа молекул воды адсорбированных отрицательным концом диполя, одновременно снижается коррозионно-усталостная прочность меди. При Е = -0.2 В становится уже заметным вклад в АКН молекул воды, адсорбированных водородным концом диполя, что сопровождается некоторым снижением коррозионно-усталостной прочности металла. При дальнейшем смещении потенциала в сторону более отрицательных значений роста АКН, обусловлено увеличением числа молекул воды, адсорбированных водородным концом диполя сопровождается ростом N. При рассмотрении этих данных необходимо учесть, что согласно термодинамике поверхностных явлений заряд металлической обкладки двойного электрического слоя влияет на оборотную работу образования поверхности раздела металл - раствор. При постоянстве состава раствора это влияние описывается известным уравнением Липпмана, из которого следует, что при Еа = в эта работа должна быть максимальной, откуда следует, что при о следует ожидать максимального сопротивления поверхности металла разрушению и максимальной долговечности металла при коррозионной усталости. Снижение прочности металла-при потенциалах положительное и отрицательнее Д ^ о, очевидно, может быть обусловлено отталкиванием избыточных зарядов в металлической фазе. В 'случае, если на поверхности металла имеет место хемосорбция компонентов среды, то прочность металла может, пожалуй, также снижаться за счет образования ^ химических связей металл - адсорбат, ослабляющих металлическую связь. Таким образом, при равных значениях плотности заряда поверхности металла, ее прочность должна быть тем ниже, чем выше степень з...

Ности металла, ее прочность должна быть тем ниже, чем выше степень заполнения поверхности хемосорбированними частицами. С учетом этих представлений, увеличение долговечности меди в интервале потенциалов от 0.1 В до Ев = о = 0.05 В можно связать как с уменьшением положительного заряда поверхности металла, так и с уменьшением числа молекул воды, адсорбированных кислородным концом. В интервале потенциалов от 0.05 В до -0.2 В увеличивается плотность отрицательного заряда поверхности металла, что должно было бы привести к снижению долговечности, однако, как следует из хода (Л1, Эу кривой, долговечность здесь продолжает увеличиваться, что вероятно связано с тем , что в рассматриваемом интервале потенциалов преобладает эффект от снижения числа молекул воды, адсорбированных кислородным атомом. Некоторое снижение долговечности в интервале потенциалов от -0.2 В до -0.325 В, вероятно, можно связать с увеличением числа молекул воды, адсорбированных водородным атомом. В том же направлении имеет, пожалуй, действовать на смену долговечности меди и увеличение отрицательного заряда поверхности металла. Эффект повторного роста долговечности в интервале потенциалов от -0.325 до -0.4 В можно объяснить учитывая, что при достаточно больших отрицательных значениях потенциала заполнения поверхности электрода молекулами воды, адсорбированными водородным атомом, очевидно, достаточно большое, можно предположить возможность образования связей между атомами кислорода и водорода соседних адсорбированных молекул воды. Наличие подобных структур на поверхности металла согласно литературным данным способно увеличить сопротивление поверхности разрушению. Кроме того, при этих потенциалах, вероятно, становится значительным эффект от повышения переноса заряда с адсорбированных молекул воды на металл, что приводит к некоторому ослаблению отталкивательного взаимодействия избыточных зарядов в металлической фазе и увеличению поверхностной прочности металла. При дальнейшем снижении потенциала происходит сниж...

Вопрос об участии молекул воды в растворении железа (и его аналогов) возник при рассмотрении механизма растворения металла в кислых средах. Сначала считали, что наблюдаются в щелочных растворах кинетические параметры процесса растворения металла (Тафель наклон анодной стационарной поляризационной кривой Ьа = 30 - 40 мВ и порядок реакции по ионам-гидроксония др + = -1 -2) можно объяснить исходя из схем механизмов, включающих несколько последовательных стадий, на одной из которых (быстрой) гидроксид- ионы рассматривались в качестве катализатора. Однако обнаружение подобных закономерностей и в кислых растворах, где концентрация ОН "- ионов, ничтожно мала, потребовали для их толкования допущенные о взаимодействии металла с молекулами воды на быстрой стадии растворения. В результате такого взаимодействия вода должна отщеплять протон, в результате на поверхности металла обязуется ОН группа, рассматриваемая как катализатор процесса. В дальнейшем адсорбированные гидроксид- группы при определенных условиях стали рассматривать также и как источник адсорбированного кислорода- частиц - Пассиватор [10]. При этом прямые экспериментальные подтверждения сделанных предположений о механизмах растворения железа и его аналогов отсутствовали.

Рение сплава следует кинетике растворения чистого хрома) является независимость скорости процесса от кислотности среды. На этом основано широко распространено мнение о неучастии гидроксид-ионов в процессе растворения хрома и ряда его сплавов. В случае кислых растворов правильнее говорить об участии в реакции не ОН "- ионов, а молекул воды, поскольку в кислых средах ОН'-ионы содержатся в ничтожно малых концентрациях. В случае железа, определяющим электрохимическое поведение металла в водных растворах фактором является адсорбционная взаимодействие металла с водой. Пожалуй, и в случае еще более гидрофильного хрома этот фактор имеет не последнее значение. В пользу этого говорит факт присутствия на поверхности хрома хемосорбированних молекул воды, выявленных методом спектроскопии электроотражения. При таком подходе условии нечувствительности скорости растворения хрома до кислотности раствора, может соот-

Абитуриенты часто упускают из виду особенности реакции взаимодействия кислот с металлами и таблицу электрохимического ряда напряжений металлов. Им должно быть известно, что концентрированная серная кислота взаимодействует со всеми металлами. Кроме платины и золота. При этом образуется сульфат металла , выделяется оксид серы (IV) и вода. С активными металлами , такими как цинк, магний , в зависимости от концентрации кислоты , совместно с оксидом серы (IV) может выделяться сероводород или выпасть в осадок сера. например :

Концентрированная серная кислота не взаимодействует с алюминием , железом и хромом. Это объясняется тем , что на поверхности металлов образуется пассивная оксидная пленка, предотвращающая дальнейшее взаимодействие металла с кислотой :

При взаимодействии разбавленной азотной кислоты с металлами водород не выделяется. Исключение составляет только магний. В результате реакции взаимодействия разбавленной кислоты с магнием маряду с аммиаком выделяется так же и водород :

Это свойство рассмотрим на примере взаимодействия натрия с водой. На демонстрационный стол ставим стакан с водой. Для безопасности наливаем воды не более 4/5 стакана. Бросаем в стакан с водой кусочек натрия величиной с горошину. Стакан накрываем перевернутой воронкой. Через несколько секунд поджигаем выделяется водород в кончика воронки. Когда весь натрий прореагирует , то в воду капают раствор фенолфталеина , чтобы показать образование щелочи. Делаем вывод: щелочные металлы бурно взаимодействуют с водой с выделением водорода.

2 правило: Каждый металл вытесняет из растворов солей другие металлы , находящиеся правее него в ряду напряжений. Взаимодействие железа с раствором сульфата меди. Этот опыт учащиеся выполняют также самостоятельно на рабочих местах.

Показываем на примере взаимодействия цинка с серой. Тщательно перемешав порошки серы и цинка ( 1: 1) , размещают их в фарфоровую чашечку. Небольшие порции смеси берут и медленно посыпают сверху на пламя спиртовки. Наблюдаются синевато- белые вспышки , сопровождающиеся образованием сульфида цинка. Оставшуюся смесь поджигают тлеющей лучиной.

Металлы на внешнем энергетическом уровне имеют небольшое число электронов (от 1 до 3). Как правило , в химических реакциях металлы проявляют только восстановительные свойства , их атомы отдают электроны , образуя в результате положительные ионы.

В электрохимический ряд напряжений металлов включен водород , как единственный неметалл , что разделяет с металлами общее свойство - образовывать положительно заряженные ионы. Поэтому водород замещает некоторые металлы в их солях и сам может замещаться многими металлами в кислотах , например :

И постепенно добавить 5-6 капель соляной кислоты , непрерывно встряхивая пробирку. Образуется студнеобразный осадок. Подействовать на полученный осадок раствором щелочи и серной кислоты. Отметить изменения в пробирках и написать уравнения реакций.

Иногда в молекулах кислородосодержащих кислот элемент имеет одинаковую степень окисления , тогда в названии используются приставки , которые указывают на различное содержание воды в кислоте :

577.201ms

Похожие статьи

Вход для пользователей