График зависимости потенциалов водородного и кислородного электродов от ph среды

Уравнение Нернста для водородного электрода имеет вид:

_H2/2H⁺ = -0,059· lg c(H⁺)

Учитывая, что lg c(H⁺) = -pH, получим:

_H2/2H⁺ = -0,059· рН

Аналогично водородному электроду можно создать кислородный электрод. Для этого металлическую пластину, например, Pt, необходимо привести в контакт с O₂и раствором, содержащим ионы, которые образуются при восстановлении кислорода (ионы OH^-)

O₂, Pt | OH^-

На кислородном электроде протекает реакция, выражаемая уравнением:

Можно рассчитать потенциал кислородного электрода при любых значениях рН и давлении кислорода. Если p = 1 атм (101 кПа), то

_OH^-_/O2 = 1,23 – 0,059· pH

Зависимость потенциала водородного и кислородного электродов от рН растворов

(Ni) -0,25

Зависимость потенциалов водородного и кислородного электродов от рН среды (диаграмма Пурбе).

Для определения возможности коррозии металла в средах различного характера пользуются диаграммой Пурбе, показывающей зависимость потенциалов водородного и кислородного электродов от рН среды. Указанные зависимости базируются на уравнении Нернста для водородного и кислородного электродов:

_H2/2H⁺ = -0,059· pH (при p(H₂) = 101 кПа)

_OH^-_/O2 = 1,23 - 0,059· pH (при p(O₂) = 101 кПа)

Представленная диаграмма характеризуется наличием трех областей.

1. Если потенциал металла (область 1) отрицательнее потенциала водородного электрода (_Me/Meⁿ⁺ < _H2/2H⁺), то возможна коррозия, как с поглощением кислорода, так и с выделением водорода. К таким металлам относятся щелочные и щелочноземельные металлы, алюминий, цинк и др.

2. Если потенциал металла положительнее потенциала водородного электрода и отрицательнее потенциала кислородного электрода (_Me/Meⁿ⁺ < _OH^-_/O2) (область 2), то коррозия возможна с поглощением кислорода и невозможна с выделением водорода. Потенциалы многих металлов лежат в области 2 (Cd, Ni, Sn и др.).

3. Если потенциал металла положительнее потенциала кислородного электрода (_Me/Meⁿ⁺ >_OH^-_/O2) (область 3), то коррозия металла невозможна. Потенциал золота, например, _Au/Au³⁺ = +1,5 В, в отсутствии комплексообразователя во всей области рН положительнее потенциала кислородного электрода. Поэтому золото с поглощением O₂ и выделением H₂ коррозировать не может.

Таким образом, при контакте металла с раствором электролита в атмосферных условиях большинство металлов может коррозировать с поглощением кислорода, и лишь некоторые металлы - с выделением водорода.

Произведем расчеты для никеля:

Ni²⁺ + 2e ⇄ Ni -0,25 B

Мы можем сделать вывод, что никель относится к металлам входящим во вторую группу.

Дата добавления: 2015-07-16