Скорость растворения стали в соляной кислоте

Скорость – растворение – железо

Скорость растворения железа в растворе, не содержащем его ионов, возрастает с повышением интенсивности перемешивания, приводящего к уменьшению концентрации ионов железа вблизи электрода. Однако в условиях промышленной эксплуатации электролизеров снижение скорости циркуляции электролита обычно вызывает усиление коррозии стальных деталей, что объясняется наличием большого количества примесей железа в технических электролитах. Кроме того, усиление циркуляции электролита уменьшает возможность обеднения его щелочью в отдельных зонах электролитической ячейки, благодаря чему уменьшается коррозия анодно работающих деталей. [1]

Скорость растворения железа в разбавленных растворах кислот можно резко снизить, добавляя к кислоте отрицательный катализатор – ингибитор. Ингибированные кислоты применяются для химической очистки изделий от ржавчины, так как ингибитор, не влияя на удаление ржавчины, предотвращает растворение в кислоте металла. Сильные ингибиторы, разработанные советскими учеными, обеспечивают хранение и перевозку 20 % – ной соляной кислоты в стальных цистернах и баках. [2]

Скорость растворения железа в разбавленных растворах кислот можно резко снизить, добавляя к кислоте отрицательный катализатор – ингибитор. Ингибированные кислоты применяются для химической очистки изделий от ржавчины, так как ингибитор, не влияя на удаление ржавчины, предотвращает растворение в кислоте металла. Сильные ингибиторы, разработанные советскими учеными, обеспечивают хранение и перевозку 20-процентной соляной кислоты в стальных цистернах и баках. [3]

Скорости растворения железа определялись фотоколориметрически. На рис. 5 показано удовлетворительное совпадение результатов поляризационных и аналитических определений. [4]

Скорость растворения железа и углеродистых сталей в серной кислоте возрастает с увеличением ее концентрации, достигая определенного максимума; при дальнейшем увеличении концентрации кислоты скорость растворения резко уменьшается ( см. рис. 26, стр. [5]

Скорость растворения железа в азотной кислоте почти линейно возрастает с повышением температуры. [7]

Скорость растворения железа и углеродистых сталей в серной кислоте возрастает с увеличением ее концентрации, достигая определенного максимума; при дальнейшем увеличении концентрации кислоты скорость растворения резко уменьшается ( см. рис. 26, стр. [8]

Скорость растворения железа в азотной кислоте почти линейно возрастает с повышением температуры. [10]

Уменьшение скорости растворения железа при повышении рН связано с образованием защитной пленки окислов железа, изолирующей металл от воды. [11]

Исследования скорости растворения железа под полимерными пленками в атмосфере различной влажности показали, что привес образцов за вычетом абсорбированной в полимере влаги ( 6 месяцев) оказался ничтожно малым, а скорость коррозии при этом мало отличается от скорости растворения неизолированного металла. [12]

Читайте также:  Беседки в саду и огороде

А поскольку скорость растворения железа определяется переносом катионов и электронов через окисный слой, причем лимитирующим фактором является концентрация электронов в пленке, уменьшение ее и обусловливает перевод стали в пассивное состояние. [14]

Так как скорость растворения железа в соляной кислоте значительно больше, чем в серной, процесс травления ведут при комнатной температуре или в слегка подогретой ванне, что предупреждает потери легко летучей кислоты. Соляная кислота значительно активней, чем серная, растворяет все три вида окислов железа, входящих в состав окалины. [15]

Из предложенного перечня внешних воздействий выберите два воздействия, которые не влияют на скорость рас­тво­ре­ния же­ле­за в со­ля­ной кис­ло­те.

1) изменение кон­цен­тра­ции кислоты

2) изменение давления

3) изменение концентрации водорода

4) изменение сте­пе­ни из­мель­че­ния железа

5) изменение температуры

Запишите в поле ответа номера выбранных внешних воздействий.

Скорость химической реакции зависит от природы реагирующих веществ.

Скорость реакции увеличивается при увеличении температуры, увеличении концентрации исходных веществ (для газообразных и растворенных реагентов), увеличении площади соприкосновения реагентов (для гетерогенных реагентов — тех, которые находятся в разных фазах, например: жидкие и твердые, твердые и газообразные), при увеличении давления (для газообразных реагентов). Также скорость реакции увеличивается под влиянием катализаторов — веществ, ускоряющих реакцию, но не входящих в состав продуктов реакции.

Для указанных агрегатных состояний реагентов на скорости реакции не будет влиять концентрация продуктов и давление.

Коррозия металла в кислотах – это его разрушение при взаимодействии с концентрированными или разведенными кислотами. Часто такие разрушения встречаются на химических производствах и других сферах деятельности человека. Слабые кислотные растворы могут создавать даже некоторые продукты питания, и непокрытый металл, соприкасающийся с ними, будет коррозировать. То, как себя поведет металлический предмет при контакте с кислотой, зависит от его способности пассивироваться. Процесс коррозии металлов в кислотах проходит с выделением водорода.

Рассмотрим более подробно случаи коррозии металла в кислотах разного происхождения.

Коррозия металлов в соляной кислоте

Соляная кислота является очень агрессивной по отношению к металлам. В большей степени это обуславливается содержанием в ней ионов Cl – . Даже коррозионно-стойкие стали подвергаются разрушению, когда концентрация кислоты выше среднего. Если же раствор достаточно сильно разбавлен, такие стали коррозии не подвергаются.

Коррозия никеля в серной кислоте не протекает даже в случаях, когда достигается температура кипения. В присутствии трехвалентного железа, хлоридов, других окислителей никель и его сплавы начинают разрушаться.

Читайте также:  Гофра для прокладки кабеля в земле цена

Низколегированная аустенитная сталь при комнатной температуре и концентрации соляной кислоты в 0,2 – 1% подвергается коррозии со скоростью 24 г/(м 2 •сут).

Коррозия металлов в органических кислотах

Самой сильной среди органических кислот является уксусная. В яблочной, бензойной, пикриновой, олеиновой, винной, стеариновой кислотах даже при больших температурах (выше 100°С) коррозионно-стойкие стали отличаются высокой устойчивостью. При контакте металлов с муравьиной кислотой образуются питтинги (особенно при увеличении температуры). Глубина их даже больше, чем в уксусной кислоте.

В органических кислотах высокой устойчивостью обладает алюминий, т.к. на его поверхности присутствует защитная пленка труднорастворимых окислов.

Щавелевая, себациновая, лимонная и молочная кислоты вызывают коррозию сталей только при больших концентрациях. В них устойчивы хромистые стали с добавками молибдена.

Коррозия металлов в азотной кислоте

Азотная кислота обладает агрессивным воздействием по отношению ко многим металлам. Малоуглеродистые стали не обладают достаточной устойчивостью в растворах азотной кислоты. Кроме того, при повышении концентрации HNO3 до 35 – 40% (при данных концентрациях сталь переходит в пассивное состояние) коррозия малоуглеродистых сталей в азотной кислоте увеличивается. При концентрации азотной кислоты близкой к 100% пассивное состояние нарушается. Азотная кислота является окислителем. При коррозии железа катодными деполяризаторами являются молекулы азотной кислоты и нитрат-ионы. Устойчивость в азотной кислоте хромистых сталей повышается, если в их состав вводить никель и молибден. Коррозионное разрушение сталей в азотной кислоте происходит по границам зерен. На алюминий слабое влияние оказывают пары азотной кислоты или растворы с концентрацией более 80%. При нормальной температуре алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью в азотной кислоте. Скорость коррозии алюминия в азотной кислоте возрастает при постоянном перемешивании и присутствии в растворе хлорид-ионов.

Коррозия металлов в серной кислоте

При концентрации серной кислоты около 50 – 55% поверхность железа переходит в пассивное состояние. Далее с повышением температуры и концентрации серной кислоты поверхность железа становится активной (наблюдается коррозия железа в серной кислоте).

В растворах серной кислоты, как и в других кислотах, на скорость коррозии железа большое влияние оказывает природа анионов. Это связано с торможением катодного и анодного процессов и их адсорбцией на поверхности металла.

Я.М. Колотыркин развил представления, что на анодное растворение железа оказывают влияние анионы. Это связано с образование комплекса:

Из вышеперечисленных уравнений понятно, что скорость анодного процесса возрастает с увеличением концентрации ионов HSO4 – и SO4 2- . С поверхности железа сульфат ионы вытесняются хлорид ионами, но до определенной концентрации ионов хлора, скорость протекания анодного процесса замедляется.

Читайте также:  При какой температуре садятся джинсы

В 95 – 98% серной кислоте при нормальной температуре хорошей устойчивостью обладают хромистые стали (с содержанием хрома около 17%) с небольшой добавкой молибдена или без него. В таких условиях (при большой концентрации серной кислоты) стоек также алюминий и углеродистые стали. Чистый алюминий (99,5%) более устойчив в серной кислоте, чем его сплавы, в состав которых не входит медь. Скорость коррозии алюминия в серной кислоте (и его сплавов) при повышении температуры с 20°С до 98°С увеличивается с 8 до 24 г/(м 2 •сут). Коррозионно-стойкие стали в 5-ти или 20-% растворе при температуре кипения серной кислоты устойчивы только в присутствии ингибиторов коррозии.

При обычной температуре в серной кислоте коррозия меди практически не наблюдается. А при повышении температуры до 100°С процесс разрушения интенсифицируется. В 25% растворе серной кислоты, повышенном давлении и температуре близкой к 200°С медь быстро разрушается.

Латунь не обладает коррозионной стойкостью в растворах серной кислоты любых концентраций даже при комнатной температуре. Устойчивость латуней к разрушению в серной кислоте можно только повысить введением в раствор 30% соли CuSO4•5H2O.

Коррозия металлов в фосфорной кислоте

Наибольшей стойкостью к коррозии в фосфорной кислоте отличаются молибденовые стали. Алюминий и его сплавы (в состав которых не входит медь, магний) устойчивы в фосфорной кислоте. При обычной температуре не поддаются также разрушениям хромоникелевые аустенитные стали (в растворах фосфорной кислоты любой концентрации). В концентрированной технической фосфорной кислоте при температуре не выше 50°С стойки малоуглеродистые стали. Если сталь с 17% хрома поместить в раствор фосфорной кислоты, концентрацией от 1 до 10%, то она будет обладать высокой устойчивостью даже при температуре кипения.

Медь практически не подвергается коррозии в фосфорной кислоте при температуре от 20 до 95°С. Но если в систему вводить окислитель и повышать температуру – скорость коррозии меди в фосфорной кислоте значительно увеличивается. Бронзы и латуни в фосфорной кислоте ведут себя аналогично.

Коррозия металлов во фтористоводородной кислоте

Чугун, малоуглеродистая сталь и железо во фтористоводородной кислоте быстро разрушаются. В 10-% фтористоводородной кислоте при нормальной температуре обладают хорошей устойчивостью хромистые стали (с содержанием хрома 17%). В 20-% кислоте при температуре до 50°С устойчивы аустенитные высоколегированные стали. Латуни не разрушаются в 40-60-% фтористоводородной кислоте при 20°С. Магниевые сплавы устойчивы при температурах до 65°С в 45-% растворе.

Оставьте ответ

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *