Действие - гальванический элемент
Cтраница 4
Весьма интересный эксперимент Илшнера - Генша [904], по-видимому, имеет непосредственное отношение к этим наблюдениям и ко всей проблеме катастрофического окисления в целом. Когда образец никеля покрывали расплавом бората в атмосфере кислорода, то практически никакого окисления не наблюдалось, но когда никель находился в электрическом контакте с металлическим проводником, например с платиновой фольгой, достигавшей поверхности раздела расплав - кислород, то никель корродировал быстро. Этот эффект объясняли действием локального гальванического элемента: металлическая фольга проводила электроны, а ионы мигрировали через расплав бората. Когда окалина состоит из одного или нескольких окислов и жидкой фазы, то в последней может наблюдаться ионная проводимость, а перенос электронов в этих случаях будет происходить в твердых окислах, причем скорость процесса должна определяться скоростью катодного восстановления молекул кислорода. Окисление может протекать с большой скоростью, гак как твердые окислы будут проявлять тенденцию к образованию губчатого строения со множеством пор, заполненнных жидкой фазой, благодаря чему образуется большая катодная площадь. [46]
В этой главе будут обсуждены способы условного разделения химических реакций на две физически различные части: одна из них характеризуется легкой отдачей электронов, а другая-их легким присоединением. Если нам удастся получить электроны, перетекающие вниз ( тут мы пользуемся гравитационной аналогией), это позволит использовать такой поток для выполнения внешней работы. На этом основан принцип действия гальванического элемента. Кроме того, если удастся найти способы переноса электронов вверх из областей, где в них имеется потребность, в области, где их присутствие нежелательно, то мы сможем запасать энергию, чтобы воспользоваться ею позже, или осуществлять химические реакции, которые в нормальных условиях не являются самопроизвольными. [47]
Легко тсредставить атмосферу, в которой начались поиски интуитивно чувствовавшейся закономерности. Понятие силы тока еще не сформулировано; понятия напряжение, падение напряжения, электродвижущая сила еще не созрели. Идут споры о механизме действия гальванических элементов. Неясно взаимоотношение электростатических сил с силами, возникающими при движении электричества. Наконец, неизвестно, что такое электричество в покое и электричество в движении. Ом, например, в первых работах называет электрический ток контактным электричеством. [48]
 |
Зависимость знака электродного потенциала от химической природы металла. 1, 2 - растворы солей двухвалентных цинка и меди, соответственно. 3, 4-медный и цинковый электроды, соответственно. [49] |
Так, у меди, ртути, серебра, золота и некоторых других металлов способность посылать ионы в растворы выражена очень слабо. Величина электродного потенциала количественно характеризует способность металла отдавать электроны и, следовательно, его восстановительные свойства. На различных величинах электродных потенциалов металлов основано действие гальванических элементов. [50]
 |
Основные типы коррозионного разрушения ( заштрихована или затушевана прокорродировавшая часть металла.| Кривые окисления ( привеса различных металлов. [51] |
Электрохимическая коррозия возникает при контакте разнородных металлов или структурных фаз сплава с электролитом. Знание соотношения потенциалов позволяет установить сравнительную стойкость металлов против коррозии, правильно выбрать защитные металлические покрытия, устанавливать характер коррозии сплавов в зависимости от их структуры. Основой теории электрохимической коррозии технических сплавов является схема действия гальванического элемента. [52]
Этот метод погружения не предназначен для получения промежуточного слоя. Изделия из алюминия подвергаются обработке в растворах металлических солей для того, чтобы поверхность алюминия приобрела достаточную пористость. Осаждающийся вначале тяжелый металл способствует порообразующему разъеданию поверхности, возникающему под действием многочисленных гальванических элементов. В конечном итоге этот тяжелый металл снова растворяется. Приведенный метод, распространенный во Франции до настоящего времени, был описан Патри. [53]
Интенсивная коррозия может быть вызвана чередованием аэробных и анаэробных условий. Действие, обусловленное образованием концентрационного гальванического элемента, может быть локальным, а может распространяться на участок большой протяженности. Локальным оно может быть в случае образования на поверхности металла трубы наростов или скопления микробных масс. Протяженное действие гальванического элемента наблюдается тогда, когда один участок трубопровода расположен в неаэрируемом грунте, а другой - в аэрируемом. [54]
С тех пор, как получила право гражданства аналитическая геометрия, различного рода объекты - геометрические, механические, физические - выражались численно определенным количеством координат, и аналитические операциии производились над этими координатами, а не над определяемыми ими объектами. Говорить здесь о той пользе, которую этот метод принес теоретической и прикладной математике, конечно, неуместно. Но, к сожалению, каждый метод, как бы ни были сильны его средства, обыкновенно несет в себе также элементы, ослабляющие его мощь и на известной ступени даже парализующие его действие подобно тому, как поляризация постепенно сводит на нет действие гальванического элемента. В координатном исчислении эти поляризующие силы кроются в усложнении формул, в расщеплении одного соотношения между объектами на ряд соотношений между координатами, в утрате наглядности вследствие чрезмерной арифметизации. Ввиду этого, в XIX столетии начинается некоторая реакция против координатного исчисления; возникают прямые исчисления, которые оперируют непосредственно со сложными объектами. Комплексные числа представляют - собой, невидимому, первые объекты такого рода, над которыми устанавливались формальные операции. Данная Гауссом интерпретация комплексных чисел уже несла с собой в зародыше теорию векторов на плоскости. [55]
Поэтому поверхность металлов характеризуется значительной структурной и энергетической неоднородностью: разные участки при взаимодействии с электролитом будут обладать различной химической активностью. Чем левее в ряду напряжения занимает место металл, тем выше его способность к растворению в электролите. Поэтому на границе раздела фаз металл - электролит протекают сложные окислительно-восстановительные электрохимические процессы в результате действия многочисленных гальванических элементов, хаотически распределенных по всей поверхности металла. В каждом гальваническом элементе ( паре электродов) более активный металл ( анод) окисляется: атомы его превращаются в ионы и, гидратируясь, переходят в электролит. Высвобождающиеся при этом избыточные электроны движутся по металлу ко второму электроду данной пары. [56]
Трубы теплопроводов с насыпной изоляцией могут иметь вспомогательную тепловую изоляцию из стекловаты или минеральной ваты на пластмассовой фольге. Если эта изоляция промокнет, то появляется повышенная опасность коррозии вследствие образования гальванического элемента малой площади. Катодная защита оказывается неэффективной ввиду повышенного сопротивления, создаваемого пластмассовой, фольгой и насыпной изоляцией. Катодная защита возможна только при отсутствии такой вспомогательной изоляции, причем однако главный эффект заключается в ослаблении действия гальванического элемента при Cu / CuSO. В ФРГ еще не было известно случаев повреждения от коррозионного растрескивания под напряжением. Это вероятно объясняется тем, что у трубопроводов с катодной защитой снижение потенциала было лишь весьма незначительным. [57]
Опыт удается независимо от того, погрузим мы шарик в воду на малую или на большую глубину и будем ли мы вынимать его из воды медленно или быстро. Это показывает, что заряды разделяются при соприкосновении шарика и жидкости и что трение, как таковое, здесь роли не играет. Соединим теперь электроскопы проволокой ( рис. 13, б); листки обоих электроскопов опадают, и это показывает, что заряды, приобретенные водой и шариком, равны по модулю и противоположны по знаку. Разделение зарядов и возникновение двойного электрического слоя имеет место при соприкосновении любых двух различных тел: диэлектриков или проводников, твердых тел, жидкостей или газов. Мы увидим дальше ( § 76), какое значение имеет этот факт для объяснения ряда важных явлений, в том числе действия гальванических элементов. Причина этого заключается в том, что в диэлектриках заряд остается там, где он возник, и не может через всю поверхность тела перейти на другие соприкасающиеся с данным телом предметы. [58]
Опыт удается независимо от того, погрузим мы шарик в воду на малую или на большую глубину и будем ли мы вынимать его из воды медленно или быстро. Это показывает, что заряды разделяются при соприкосновении шарика и жидкости и что трение, как таковое, здесь роли не играет. Соединим теперь электроскопы проволокой ( рис. 13, в); листки обоих электроскопов опадают, и это показывает, что заряды, приобретенные водой и шариком, равны по модулю и противоположны по знаку. Разделение зарядов и возникновение двойного электрического слоя имеет место при соприкосновении любых двух различных тел: диэлектриков или проводников, твердых тел, жидкостей или газов. Мы увидим дальше ( § 76), какое значение имеет этот факт для объяснения ряда важных явлений, в том числе действия гальванических элементов. Причина этого заключается в том, что в диэлектриках заряд остается там, где он возник, и не может через всю поверхность тела перейти на другие соприкасающиеся с данным телом предметы. [59]
Страницы: 1 2 3 4