20821 Obraz (2592)

Potocznie synonimem korozji jest „zardzewiałe” żelazo, tj. żelazo pokryte ciemnobrązową, łuszczącą się warstwą produktów reakcji. Żelazo jest metalem o najszerszym zastosowaniu konstrukcyjnym, głównie w stopach zwanych żeliwami, stalami itp., toteż podobnie jak dla miedzi przedstawmy teraz diagram Pourbaix w prostym układzie Fe-H₂0.

E. V    £, V

Rys. 9.1. Diagramy Pourbaix dla układu żelazo-woda. Zależności potencja! -pH roztworu uwzględniają tworzące się tlenki żelaza, a - Fe,O* i zestarzały geiyi, b | Fe,O* i świeży getyt - atFeOOH, c - Fe,0₄ i lepidokryi - -/FeOOH

Przy sporządzaniu wykresów należy jeszcze — jak widać - uwzględnić różne postacie tlenku żelazowego. Mamy do czynienia z kilkoma postaciami o zróżnicowanej termodynamicznie (swobodna entalpia tworzenia) trwałości każdej postaci. Podamy je dla ilustracji w tab. 9.1.

I    Tabela 9.1

Rodzaje tlenków i hydroksytlenków żelaza

Nazwa	Wzór chemiczny	— AH° KJ mol^-1	Uwagi
Wodorotlenek żelazowy	Fe(OH),	677,51	najmniej trwały
Lepidokrii	y-FeOOH	704,21
Magemil	y-Fe,0,	709,05
Getyt „świeży	a-FeOOH	723,45
Hematyl	a-Fe,0,	742^0
Getyt „zestarzony	a-FeOOH	755,25	najbardziej trwały'

Zwróćmy uwagę, że cały obszar trwałości żelaza znajduje się poniżej obszaru trwałości wody pod ciśnieniem atmosferycznym, czyli przy wszystkich wartościach pH metaliczne żelazo jest termodynamicznie nietrwałe w obecności wody w 298 K i pod ciśnieniem 1013 hPa.

Korozja elektrochemiczna, a do takiej zawęzimy teraz rozważania, zachodzi w wyniku procesów elektrochemicznych przebiegających w obecności wod\. elektrolitu lub innego środowiska ciekłego. Jej zasadniczym etapem ;e* przechodzenie metalu do roztworu w postaci jonów tegoż metalu

Mechanizm procesów korozji jest różny i zależy od stopnia CŻystcs^ metalu. Jeśli w roztworze wodnym zanurzymy czysty metal o jednorodne powierzchni, to początkowa pewna ilość jego jonów przejdzie do roztwcr-Na skutek tego metal ładuje się ujemnie, co przeciwdziała dalszemu przechodzeniu jonów do fazy ciekłej - jeśli nie zajdzie inny proces usuwając elektrony z metalu.

Procesem opisującym dalsze przechodzenie jonów metalu do roztwcr. będzie dowolny proces elektroredukcji (katodowy) przebiegają, przy potencjale bardziej dodatnim od potencjału korodującego metaiu. Ja.-., pierwszy będzie zachodził ten proces katodowy, który charakteryzuje s.e bardziej dodatnim potencjałem.

9.2. Reakcje korozyjnego roztwarzania żelaza zachodzące z równoczesnym wydzielaniem wodoru

Jedna z propozycji mechanizmu reakcji roztwarzania żelaza w warunkach braku specyficznej adsorpcji jonów (np. chlorkowych, wyraźnie przyspieszających proces korozji) i w środowisku kwaśnym (np. kwasu siarkowego lub nadchlorowego) o pH w granicach 0,5-1 opisana jest równaniami reakcji w następujących po sobie etapach:

(9.1)

(9.2)

(9-3)

(94)

Fe + H₂0 III Fe(H₂0)»i,

Fe(H_zOU I Fe(OH |)M i H f

Fe(OH^_U    (FeOHU + e

sumując:

Fe + H₂0 o (FeOHU + « + H ⁺

i dalej:

(FeOHU gm• FeOH⁺ +e (9.S)