ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Некоторые сведения о металлах и растворах электролитов из "Коррозия и защита подземных металлических сооружений " Примеси в металлах обычно концентрируются по границам кристаллов, поэтому по своим физико-химическим свойствам границы зерен отличаются от тела кристаллов. Именно этим обстоятельством объясняется наблюдаемая в практике межкристал-литная коррозия. [c.9] Взаимодействие твердого тела с жидкостью может привести к растворению или разрушению твердого тела. При этом поведение твердого тела будет определяться его внутренним строением. На это впервые обратил внимание М. В. Ломоносов. Он показал, что крепкие водки (т. е. кислоты), растворяя в себе металлы, без прикосновения внешнего огня согреваются, кипят, и опаляющий пар испускают , а при растворении солей происходит, наоборот, поглощение тепла и газ не выделяется. [c.10] Для понимания процессов растворения необходимо познакомиться с наиболее распространенным растворителем — водой. Состав воды и строение ее молекулы кажутся по сравнению с другими веществами весьма простыми. Однако физические свойства обычной воды являются несколько необычными по сравнению с другими веществами. Так, вода при замерзании не сжимается, а расширяется примерно на 10%. Эта аномалия указывает на сложность ее строения. [c.10] При соприкосновении с водой поверхностные ато.мы твердого тела подвергаются воздействию силового поля молекул воды, которые благодаря своему малому размеру как бы внедряются в кристаллическую решетку твердого тела. Это взаимодействие может быть настолько сильным, что атом твердого тела теряет связь с кристаллической решеткой и переходит в воду — образуется ион-атом, несущий заряд. Если энергия взаимодействия атома с водой (энергия гидратации) больше, чем энергия кристаллической решетки, то в процессе растворения выделяется тепло. Перешедший в раствор ион-атом окружен ориентирующимися вокруг него молекулами воды. [c.10] Процесс растворения будет продолжаться, если в твердом теле не накапливаются электрические заряды противоположного знака. Если такие заряды будут накапливаться, то у поверхности твердого тела образуется двойной слой, с одной стороны которого в кристаллической решетке концентрируются заряды одного знака, а с другой стороны — окруженные молекулами воды ион-атомы противоположного знака. [c.11] В случае ионных кристаллов, таких, как обычная поваренная соль, в кристаллической решетке при растворении заряды не накапливаются, так как благодаря гидратации в раствор переходят как ионы натрия, так и ионы хлора. Кроме того, происходит диссоциация молекулы хлористого натрия на положительно заряженный ион натрия (катион) и отрицательно заряженный ион хлора (анион). [c.11] В результате растворения твердых тел в воде образуются частички, несущие пространственно разделенные заряды (табл. 1-1). Между заряженными частичками происходит взаимодействие с образованием нейтральных молекул. Равновесие между заряженными и незаряженными частичками характеризуется степенью диссоциации а. [c.11] Каждая молекула воды подвергается воздействию соседних молекул, поэтому некоторая часть их оказывается диссоциированной на ион водорода (Н+) и ион гидроксила (ОН ). Степень диссоцпацпп воды очень мала — при 25° С равна 1,81 10 . [c.11] Следовательно, в воде концентрация ионов водорода и гидроксила равна 1 10- . Отрицательный логарифм концентрации ионов водорода — lg[H+ называется водородным показателем (pH) и является удобной характеристикой свойств растворов. Для воды рН = —Ig 1 10 = 7. [c.12] Так как произведение растворимости воды /С = 1-10 величина постоянная, то при уменьшении концентрации ионов водорода концентрация ионов гидроксила будет возрастать. При увеличении концентрации ионов водорода, характеризующей кислотность раствора, возрастает кислотность раствора, при этом pH уменьшается (табл. 1-2). [c.12] Благодаря наличию в воде и растворах электролитов заряженных частиц (ионов) при наложении электрического поля возможно их перемещение, т. е. появление электрического тока. Чем выше концентрация ионов (носителей тока) в растворе, тем выше его электропроводность. Электропроводность растворов определяется размерами ионов, эффективный диаметр ионов примерно в сто тысяч раз больше электрона, что и обусловливает большее сопротивление прохождению тока в растворах электролитов (проводниках 2-го рода) по сравнению с сопротивлением перемещению электронов в металлах (проводниках 1-го рода). [c.12] Электродами гальванического элемента называются металлы или сплавы, погруженные в электролит и снабженные проводниками для отвода тока во внешнюю цепь. Электроды либо сами являются активными веществами, либо находятся с ними в непосредственном контакте. [c.13] Следует подчеркнуть, что нельзя отождествлять понятие анод и отрицательный (или положительный) электрод. В процессе электролиза, когда в раствор электролита погружаются два одинаковых электрода и к ним присоединяются проводники от разноименных полюсов источника постоянного тока, по раствору проходит электрический ток (рис. 1-3). На электроде, присоединенном к положительному полюсу, протекает реакция окисления, т. е. он является анодом, а отрицательный электрод, на котором протекает реакция восстановления,— катодом. Катионы (положительно заряженные ионы) перемещаются к отрицательному электроду — катоду, а анионы к положительному электроду — аноду. [c.14] Сосуд с раствором, по которому проходит ток от внешнего источника, называется электролитической ячейкой, а процесс разложения электролита и превращения вещества на электродах — электролизом. На катоде в процессе электролиза и при разряде гальванического элемента протекают реакции восстановления (присоединения электрона) 2H+-f-2e- Нг u2+-f2e- u О2+2Н2О + 4е- 0Н , а на аноде — реакции окисления (освобождения электрона, поступающего во внешнюю цепь) Zn- Zn2+- -2e 40Н- Oa+ HaO-f 4е. [c.14] Общее количество вещества, подвергшегося восстановлению на катоде и соответственно окислившегося на аноде, пропорционально количеству электричества. Эту закономерность обнаружил М. Фарадей, показавший, что любой ион несет на себе элементарный заряд или целое кратное его. [c.14] Алюминий Водород Же.лезо. То же Кислород Л агннй. Л едь. . То же. . Никель. Свинец. Серебро Хлор. . Цинк. . Натрий. [c.15] Таким образом подсчитали, что один ампер тока в течение года уносит 9,12 кг железа или 33,8 кг свинца. [c.15] Вернуться к основной статье