Анодный процесс Катодный процесс

При переходе одного атома железа в раствор, в соответствии с реакцией

Fе → Fе²⁺ + 2ē

два освободившихся электрона, оставшихся в металле, участвуют в реакции восстановления, например:

2Н⁺ + 2ē → 2Н → Н₂

Скорости обоих процессов связаны законом сохранения электронейтральности металла. Если по каким-то причинам снятие электронов с поверхности металла будет заторможено, то и процесс его анодной ионизации замедлится. В кислотах катодная реакция разряда ионов водорода проходит быстро, поэтому и процесс растворения железа идет с большой скоростью. Напротив, в щелочных и нейтральных растворах катодная реакция протекает значительно медленнее, в этих условиях железо (как и другие металлы) корродирует с меньшей скоростью.

Практическим примером взаимозависимости электродных процессов может служить коррозия циркуляционных систем оборотной воды теплоцентралей. В такой системе вода через какое-то время практически полностью лишается растворенного кислорода вследствие его расходования в катодной реакции

О₂+2Н₂О+4ē → 4ОН^–

В результате замедляется анодная реакция коррозии железа. Подпитка цикла свежей водой, содержащей кислород, восстанавливает оба процесса. Это явление повторяется при каждой подпитке свежей водой, поэтому здесь наблюдается периодическая коррозия оборудования.

6.2. ВТОРИЧНЫЕ РЕАКЦИИ ПРИ КОРРОЗИИ

В ходе коррозии химический состав раствора вблизи металлической поверхности подвергается непрерывным изменениям. Результатом этих изменений являются вторичные реакции. Вблизи участков поверхности, где преобладают анодные процессы, электролит подкисляется, вблизи катодных участков - подщелачивается. В растворе ионы металла могут вступить в реакцию с продуктами катодных реакций, например гидроксильными ионами ОН^-.

При этом образуются гидроокиси металлов, например:

Fе²⁺+2OН^– → Fе(ОН)₂.

Труднорастворимая гидроокись железа выпадает в осадок. Если процесс протекает в воздушной среде, то гидроксид железа (II) окислится кислородом воздуха в гидроксид железа (III):

4Fе(ОН)₂+О₂+2Н₂О → 4Fе(ОН)₃.

Гидроокись железа нестабильна и разлагается, образуя гидратированный окисел Fе₂О₃^.Н₂О красно-коричневого цвета. Если количества кислорода недостаточно для полного окисления Fе(ОН)₂, то образуется магнетит Fе₃O₄:

6Fе(ОН)₂+О₂ → 6Н₂О+2Fе₃O₄

Образование гидратированных окислов железа на поверхности железа или стали обычно называется ржавлением, а вышеописанные продукты коррозии – ржавчиной. Ржавчина – это продукт электрохимической коррозии железа и его сплавов, состоящий главным образом из гидратированных окислов.