Определение термодинамической устойчивости электрохимической системы в водной среде

ВВЕДЕНИЕ

Сплавы кремния и никеля относятся к группе аморфных
металлических сплавов. Аморфная структура делает их сплавами с
уникальными магнитными, механическими и электрическими свойствами
и высокой коррозионной стойкостью. Эти свойства делают их
перспективными в качестве электродных и магнитных материалов.
Поэтому анализ их химической и электрохимической стабильности имеет
большое научное и практическое значение.

1. ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ

Электрохимическая коррозия является наиболее распространенным
видом коррозии. Это связано с тем, что жидкая фаза - раствор электролита
(пресная или соленая вода) - присутствует практически везде в
окружающей среде, и ею насыщено электрооборудование техногенных
инфраструктур (городов и промышленных зон). Электролитическая
коррозия вызывается различными металлическими изделиями и средами.
Гетерогенность возникает по трем основным причинам
1) Гетерогенность металлической фазы (примеси, кристаллическая
структура).
2) Гетерогенность жидкой фазы (различные значения pH в разных
частях смачиваемой поверхности).
3) неоднородность внешних условий (разные температуры и уровни
механического напряжения в разных частях изделия). Различные части
металлического изделия будут обладать различными энергетическими
свойствами. В результате поверхность изделия будет разделена на
большое количество анодных (энергия увеличивается) и катодных
(энергия уменьшается) частиц, образующих короткозамкнутые
микроэлектрохимические элементы в проводящей среде.
В некоторых случаях участки можно визуализировать. Например,
для гальванической пары -Sn|Na 2 S, 0 2 |Sn+ на аноде происходят реакции

Па катоде восстанавливается кислород:

В результате металлическая поверхность катодного участка остается
неизменной, а анодный участок окрашивается в коричневый цвет. Это
позволяет определить площадь катода и анода микротоковой батареи.
Если на оловянную пластину капнуть 3%-ным раствором сульфида
натрия, то через 5-10 минут на аноде появляются коричневые пятна
сульфида олова, в то время как катод остается неизменным.
Механизм электрохимической коррозии включает в себя два
процесса связывания - анодный и катодный. В анодном процессе металл
растворяется.

На катоде окислитель восстанавливается электронами,
высвободившимися на аноде:

Благодаря электропроводности корродированного металла
электроны достигают катода. Катодный процесс - это восстановление
окисленной формы (Oh) компонентов раствора до восстановленной формы
(Red). Окисленная форма Oh известна в теории электрохимической
коррозии как деполяризующий агент. Это происходит потому, что катод
поглощает электроны и отводит их от анода, тем самым уменьшая
поляризацию двойного электрического слоя, что способствует активации
анодного процесса, усиливая тем самым коррозию. В практических
системах может присутствовать более одного деполяризующего агента и
одновременно происходить более одного процесса деполяризации.
Хотя процессы коррозии, как правило, всегда гетерогенны, этапы
химических превращений в этих процессах могут быть описаны двумя
механизмами: гомогенными и гетерогенными системами. Первое
относится в основном к чистым металлам, второе - к металлическим
сплавам.