Адсорбция кислорода на металлах

Первой стадией взаимодействия металлов с коррозионной средой является адсорбция окислительного компонента среды (Oj, Н2О, СО2, SO. и I2) на поверхности металла. Сопоставление теплот образования окислов и адсорбции кислорода на металлах [c.29]

Теплоты образования окислов и адсорбции кислорода на металлах (по Бенару) [c.29]

При соприкосновении двух поверхностей контакт происходит не по всей площади, а лишь на относительно небольшом числе выступов шероховатостей. В результате скольжения поверхностей друг относительно друга неровности одной поверхности стирают неровности противоположной и образуется гладкий след. Если эта поверхность металлическая, то здесь сразу же адсорбируется газ или происходит ее окисление. Последующие перемещения шероховатостей стирают пленку оксида они могут и механически активировать реакцию адсорбции кислорода на металле и образования оксида, который, в свою очередь, также стирается (рис. 7.20). Это химическая составляющая разрушения при фреттинге. Кроме того, шероховатости вызывают определенный износ, удаляя частички металла. Это механическая составляющая. Оторвавшиеся частицы металла превращаются в оксид, и поверхность металла через некоторое время начинает истираться о движущиеся частицы в большей степени, чем о противоположную поверхность (в результате низкое вначале электрическое сопротивление между поверхностями становится высоким). [c.165]

Свободная энергия адсорбции на моль кислорода снижается с увеличением количества адсорбированного кислорода (связь кислород — субстрат становится слабее), поэтому многослойная адсорбция кислорода на металле М способствует в. конечном счете превращению его в кристаллический стехиометрический оксид. Другими словами, AG для реакции [c.189]

Когда это значение много меньше единицы, квадратичным и последующими членами можно пренебречь. Такие условия возникают преимущественно при высокой нагрузке (малых значениях s), высокой частоте / и большой длине пути I. Константа т для случая окисления металла или адсорбции кислорода на металле эмпирическим путем не определяется с достаточной точностью. Для железа эмпирически полученные значения составляют от 0,06 до 3 с. Принимая удовлетворительными значения т = 0,06 с, / = 10 Гц, 1= 0,01 см, s = 10 см, получаем s/2//t = 0,008. Поэтому, когда реальные условия близки к рассмотренным выше и можно пренебречь более высокими членами логарифмического ряда, получаем [c.414]

Адсорбция кислорода на металлах и зарождение оксида [c.33]

Адсорбция кислорода на металлах [c.76]

Теплота адсорбции кислорода на металлах [c.78]

Обычно адсорбцию кислорода на металле представляют следующим образом. Вначале на чистой поверхности металла происходит физическая адсорбция, которая приводит к ослаблению связей между атомами в молекуле кислорода. Молекулы диссоциируют, и атомы кисло- [c.14]

С другой стороны, адсорбционная теория опирается на тот факт, что большинство металлов, подчиняющихся определению 1, являются переходными металлами в периодической системе (т. е. они имеют электронные вакансии или неспаренные электроны в d-оболочках атома). Наличие неспаренных электронов объясняет образование сильных связей с компонентами среды, особенно с Оа, который также содержит неспаренные электроны (что приводит к появлению парамагнетизма) и образует ковалентные связи в дополнение к ионным. Кроме того, переходные металлы имеют высокую температуру возгонки по сравнению с непереходными, что благоприятствует адсорбции компонентов окружающей среды, так как атомы металла стремятся остаться в кристаллической решетке, а образование оксида требует выхода из нее. Образование химических связей при адсорбции кислорода переходными металлами требует большой энергии, поэтому такие пленки называются хемосорбционными, в отличие от низкоэнергетических пленок, называемых физически адсорбированными. На поверхности непереходных металлов (например, меди и цинка) оксиды образуются очень быстро и любые промежуточные хемосорбционные пленки являются короткоживущими. На переходных металлах хемосорбированный кислород термодинамически более стабилен, чем оксид металла [22]. Многослойная адсорбция кислорода, характеризующаяся ослаблением связей с металлом, приводит с течением времени к образованию оксидов. Но подобные оксиды менее существенны при объяснении пассивности, чем хемосорбционные пленки, которые продолжают образовываться в порах оксида. [c.81]

Упрощенная схема процесса н начальной фазе выглядит следующим образом перемещение и деформация поверхностей под действием переменных касательных напряжений коррозия разрушение окисных и других пленок обнажение чистого металла и местное схватывание разрушение очагов схватывания и адсорбция кислорода на обнаженных участках. [c.141]

До настоящего времени механизм и кинетика роста зародышей оксида на поверхности металла относительно мало изучены. Первоначальными причинами образования зародышей считаются дислокации, примеси и другие поверхностные дефекты. Часто такое расположение зародышей оксида объясняется адсорбцией кислорода на поверхности как фактора, лимитирующего скорость окисления. Адсорбированный кислород, диффундируя на поверхность к растущим зародышам оксида, снижает одновременно концентрацию кислорода в зоне вокруг каждого зародыша и тем самым препятствует возникновению новых. Размеры таких зон и плотность распределения зародышей зависят от запаса адсорбированного кислорода и скорости поверхностной миграции. [c.47]

Смачиваемость твердых тел феноло-формальдегидной смолой изучали на воздухе. Для всех исследованных твердых поверхностей является общим тот факт, что эти поверхности покрыты слоем кислорода в основном за счет адсорбции, либо окисления. Адсорбция кислорода на алмазе и графите на воздухе при комнатных температурах и выше неоднократно подтверждалась экспериментально [4]. Металлы на воздухе также покрыты слоем физически и химически сорбированного кислорода. Этим общим свойством исследованных твердых поверхностей, по-видимому, можно объяснить одинаковую смачиваемость их феноло-формальдегидной смолой. Смачиваемость и адгезия в исследованных системах должна, очевидно, определяться установлением связей между кислородом твердой поверхности и гидроксильными группами смолы. Деструкция смолы приводит к некоторой потере гидроксильных групп [6, 7, 8], что сказывается на ухудшении смачиваемости (см. табл. 2). [c.127]

Не потеряли своего значения и электрохимические методы измерения адсорбции. Хемосорбированный на металле кислород, равно как и возникающие при окислении слои оксидов, могут быть электрохимически восстановлены в электролитах при соответствующих потенциалах электродов [39]. Процесс восстановления кислородсодержащих поверхностных соединений металла осуществляется при пропускании тока определенной плотности через электрохимическую ячейку, в которой исследуемый образец является катодом. При фиксируемой плотности тока исследуется изменение потенциала электрода во времени, причем потенциал отсчитывается по отношению к потенциалу одного из стандартных [c.32]

В структуре (2X2) атомы кис- =еТр" к7у ра лорода располагаются непосредственно над атомами металла. В структуре с (2X2) атом кислорода расположен в центре квадрата, образованного четырьмя атомами металла. Возникновение этих структур сопровождается ростом работы выхода электрона. Указанные структуры обнаружены при адсорбции кислорода на кубических гранях никеля, платины, меди и железа. [c.39]

Кривая (Кме)обр ЛВС соответствует активному растворению металла, не осложненному побочными явлениями. В точке В возможна адсорбция кислорода на поверхности металла, что приводит к затормаживанию анодной реакции в местах осаждения кислорода. С изменением потенциала от точки В к точке D происходит наряду с растворением формирование защитной пленки адсорбционного или оксидного типа на металлах, способных пассивироваться в данном растворе. При достижении потенциала Vk.u при токе пассивации ( скорость реакции анодного растворения резко уменьшается, достигая минимума в точке Е при потенциале полной пассивации Vs.n- Металл перешел в пассивное состояние. Скорость процесса не зависит от потенциала в довольно широком диапазоне, определяясь скоростью процесса химического растворения пленки в электролите. [c.22]

Адсорбция кислорода на поверхности металла и образование оксида [c.40]

Таким образом, в зависимости от металла и условий пассивации, механизм пассивации может сильно изменяться от адсорбции кислорода на отдельных точках поверхности через образование сплошных хемосорбционных слоев кислорода и их утолщения до защитных барьерных слоев, а в некоторых случаях процесс может протекать и с образованием более утолщенных слоев оксида. При этом торможение анодного процесса мол ет осуществляться как вследствие изменения скачка потенциала в двойном слое или блокирования активных точек металла, так и в результате униполярной проводимости возникающих хемосорбционных или барьерных слоев оксидов. По-видимому, только для очень толстых пленок следует предусматривать возможность кроющего (изолирующего) торможения. Наиболее совершенными защитными пленками являются те, которые обеспечивают достаточно полное торможение анодного процесса ионизации металла уже при образовании хемосорбционного слоя. [c.54]

Примером может служить адсорбция кислорода на серебре, кинетические кривые которой приведены на рис. П,13 [141. На металлах более активных, чем серебро, не всегда наблюдается адсорбционное насыщение, что указывает на постоянное протекание процесса образования окислов. Например, при 20 и 200° С количество кислорода, поглощенного поверхностью меди, постоянно возрастает со временем, [c.78]

Окисление при сварке из-за нагрева до высоких температур идет чрезвычайно быстро. Первоначальной стадией окисления является адсорбция кислорода. На твердом металле сразу образуется окисная пленка, растущая по параболическому закону у металлов с объемом пленки, большим объема окисленного металла, и по линейному закону —у металлов с объемом пленки, меньшим объема окисленного металла. [c.27]

Железо, находясь в контакте с Со и N1, легче поляризуется и адсорбирует кислород, чем в контакте с медью. Иными словами, кобальт и никель выполняют функцию эффективных катодов по отношению к железу. Это способствует адсорбции кислорода на активных участках поверхности. В свою очередь кобальт и никель также могут адсорбировать кислород, тогда как это свойство у меди выражено слабо. Возможно поэтому при наличии меди на границе раздела сталь — грунт не происходит адсорбция кислорода ни на железе, ни на меди в той мере, которая необходима для получения прочного сцепления эмали с металлом. При высокой температуре выпавшие [c.45]

Из исследований обратимой адсорбции кислорода на серебре известно, что на его поверхности, особенно при температуре выше 200° С, присутствует практически только адсорбированный кислород (так называемый комплекс адсорбции) [7]. Энергия связи атомов в комплексе близка к энергиям связи в обычных окислах металлов, и поэтому при напылении на серебро комплекс адсорбции кислорода ведет себя как окисел. [c.144]

Рис. 9. Электронный обмен в процессе химической адсорбции атома кислорода (а) и молекулы паров воды (б) на металле

Маловероятно, чтобы столь ничтожная концентрация могла существенно влиять на кинетику восстановления кислорода. Поэтому было высказано предположение [22], что 0 накапливается на поверхности электрода вследствие адсорбции. Это тем более правдоподобно, что образование О 2 идет только на поверхности электрода и что энергия адсорбции кислорода на металлах весьма велика. Тогда первые стадии кинетической схемы (IV,34) следовало бы занисать так [c.155]

Адсорбция кислорода на чистых метал-л а X. Кислород адсорбируется на металлах в виде молекул, атомов и ионов О2, 0 , О. Молеку-.лярная форма адсорбции (О2) при положительных температурах обнаруживается только на металлах, оксиды жоторых в этих условиях нестабильны (серебро, ртуть, ллатина, золото). Критерием обратимости является воз- [c.35]

Несмотря на то, что образующаяся между кислородом и металлом связь имеет ионную природу, эта свяэь по характеру отличается от связи кислорода с металлом в окисле того же стехиометрического состава хотя бь1 в силу неодинаковой взаимной пространственной ориентации. Некоторые авторы [ 2] считают, что хемисорбционная связь характеризуется повышенной стабильностью. В работе [ 3] установлено, что свободная энергия адсорбции кислорода на поверхности сплава Fe — 18Ст при 1100°С превышает на 67 кДж/моль свободную энергию образования в таких же условиях окисла r Oj. [c.10]

Значительно сильнее связаны с поверхностью металла химически активные газы Нг, СО, О2, N2 и др. В данном случае связь молекул или атомов газа с атомами металла приобретает химический характер, а само явление называют хемосорбцией. Являясь химической реакцией, хемосорбция специфична, т. е. она зависит не только от газа, но и от взаимодействующего с ним металла. Существенным отличием хемосорбции от физической адсорбции является также значительно более высокое значение теплоты процесса. Например, теплота хемосорбции кислорода на металлах изменяется в пределах от 100 до 600 кдж1моль (от нескольких десятков до полутора сотен килокалорий а моль). Хемо Сорбированный слой газа на металлах [c.428]

Кроме пленочной теории пассивности, существуют два варианта адсорбционной теории [432]. Предполагается, что активные валентности насыщают поверхность металлов адсорбированным кислородом и способствуют тем самым образованию устойчивого промежуточного слоя. По одним данным для появления пассивности необходимо заполнение всей поверхности мономолекуляр-ным слоем адсорбированных атомов кислорода, по другим — для этого достаточно адсорбции кислорода на менее стойких участках кристаллической решетки металла,. С точки зрения электрохимии образование адсорбированного мономолекулярного слоя кислорода на анодных участках вполне достаточно для облагораживания сплава. [c.489]

Теплота адсорбции при температуре, близкой к стандартной, вообш е говоря, очень велика. Как было сказано выше, в некоторых случаях она превосходит тепловой эффект образования окислов. Так, например, теплота адсорбции на серебре, рассчитанная на 1 моль Ог, значительно больше теплоты образования окиси серебра. Имеющиеся данные о теплоте адсорбции кислорода на некоторых металлах приведены в табл. 11,1. [c.80]

Торможение анодного процесса при увеличении поляризации свойственно не только растворению металлов. Например, анодное окисление водорода Нг 2Н+ на платиновом электроде, вращающемся и неподвижном, было исследовано в 1 н. растворе НС104[54]. При увеличении анодной поляризации скорость реакции растет, достигая максимума при ф = 0,1—0,2 в, после чего начинает медленно уменьшаться. При ф = 0,6 е наблюдается резкое падение тока. При этом же потенциале начинается адсорбция кислорода на платине, тормозящая, видимо, окисление На. Здесь торможение связано с изменением поверхности электрода, на которой протекает реакция. Сходные результаты получены в работе [75]. [c.238]

Обычно первые порции кислорода хе-мосорбируются с высоким тепловым эффектом, близким к теплоте образования оксидов. Следующие порции адсорбируются с меньшим тепловым эффектом. В табл. 1 приведены данные, характеризующие взаимодействие кислорода с некоторыми металлами и теплоту адсорбции кислорода на этих металлах. [c.14]

Таким образом, в зависимости от металла и условий пассивация может быть вызвана как адсорбцией кислорода на отдельных точках поверхности или образованием оплошных MOHO- или полихемосорбционных слоев кислорода так и защитными барьерными слоями, а в некоторых случаях протекать даже с образованием утолщенных фазовых слоев окислов. При этом торможение анодного процесса может осуществляться как за счет изменения скачка потенциала в двойном слое пли блокирования активных точек металла, так и вследствие снижения ионной проводимости возникающих хемосорбционных или барьерных слоев окислов, имеющих чисто полупроводниковую природу. Повидимому, только для очень толстых пленок следует предусматривать возможность кроющего (изолирующего) торможения, [c.37]

Основное отличие твердых тел от жидкостей состоит в том, что твердое тело имеет постоянную форму, которую оно изменяет только принудительно. Следовательно, поверхности твердых тел самопроизвольно не сокращаются и поэтому в той или иной степени щероховаты. Обычно поверхности твердых тел загрязнены посторонними веществами, образующими на ней тонкий слой. Даже кратковременная выдержка чистой поверхности на воздухе приводит обычно к появлению на ней жировой пленки, что в значительной мере изменяет ее свойства. На большинстве твердых поверхностей имеется адсорбированный слой газов, причем на металлах адсорбционные пленки держатся весьма прочно. Адсорбция кислорода на некоторых металлах приводит к образованию окисных пленок особенно быстро такие пленки образуются на алюминии и его сплавах. Наиболее сильным свойством адсорбции газов и летучих жидкостей обладает поверхность активированного угля, что, в частности, дало возможность применять его в противогазах. [c.16]

Рнс. 11. Сосуществование химической адсорС-ции атомов и физической адсорбции молекул кислорода на поверхности металла при низкой температуре [c.30]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...