Question

Будет ли протекать электрохимическая коррозия изделия пары Ni-Cu в растворе NiSO4, имеющего концентрацию 0.04 моль/л при 25 оС? Как изменится ЭДС коррозионного элемента, если концентрация ионов Ni2+ возросла до 0.06 моль/л?

Answer 1

Ответ:

Объяснение:

Электрохимическая  коррозия   в гальванической  паре  будет  зависеть в первую очередь  от  взаимного  положения  металлов,  образующих  гальваническую  пару.  Разберем  ваш  пример.  Ni -  Cu

Ni  - анод;    Сu - катод.    

Более  активный  металл  никель  окисляется  и  разрушается Ni - 2e = Ni2+.  Электроны  с  никеля  переходят  на  медь  и  тем самым  защищают  её  от коррозии.

 Стандартный  потенциал  Ni2+/Ni = - 0,257 B,  а  стандартный  потенциал  Сu2+/Cu  = 0,342 В.   ЭДС  данной  гальванической  пары составит    0,342 - (-0,257) =0,599 В.

 Чем  дальше  будут  металлы  располагаться  друг  от  друга  в ряду  стандартных  электродных  потенциалов, тем  сильнее  будет наблюдаться  электрохимическая  коррозия  между  этими  металлами.

Ну  а  концентрация  ионов  никеля  в окружающем  растворе  это  явление  вторичное.  Оно будет  влиять  только  на  реальный  потенциал   металла.  Для  электрохимической  коррозии  вообще  не важна  концентрация  электролита.  Важно  само его  наличие.

  Сделаем  расчет  реального  потенциала   никелевого  электрода

  при  разных  концентрациях  ионов  Ni2+

  1)  c =  0,04

                            0,0591

    E =  - 0,257  + ------------  × lg 0,04 = - 0,298 B

                                2

   ЭДС =  0,342 - (-0,298) =0,64 В

1)  c =  0,06

                             0,0591

    E =  - 0,257  + ------------  × lg 0,06 = - 0,293 B

                                2

ЭДС =  0,342 - (-0,293) =0,635 В

Как  видно  значение  ЭДС   изменилось  не  значительно

Answer 2

Электрохимическая коррозия пары металлов, таких как Ni (никель) и Cu (медь), может возникнуть из-за различий в их электрохимических потенциалах. Для оценки возможности коррозии и изменения ЭДС коррозионного элемента мы должны рассмотреть электрохимические потенциалы (или стандартные потенциалы) обоих металлов и их отношение к раствору NiSO4.

Стандартные потенциалы (Электродные потенциалы) обозначены как E° и могут быть найдены в литературных источниках. Для данного случая:

• Стандартный потенциал для никеля (Ni²⁺/Ni) E°(Ni²⁺/Ni) = -0.25 В
• Стандартный потенциал для меди (Cu²⁺/Cu) E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34 В

Разница между электрохимическими потенциалами двух металлов является основным фактором, который будет влиять на возможность коррозии. Если металл с более низким стандартным потенциалом находится в растворе с металлом более высокого потенциала, то металл с более низким потенциалом будет подвергаться коррозии.

Для данного случая:

• Никель (Ni) имеет более низкий стандартный потенциал, следовательно, он будет подвергаться коррозии.
• Медь (Cu) имеет более высокий стандартный потенциал и будет действовать как катод, не подвергаясь коррозии.

Теперь давайте рассмотрим влияние изменения концентрации Ni²⁺ в растворе NiSO₄ на ЭДС коррозионного элемента.

По обобщенной формуле Нернста, связывающей стандартный потенциал ионов с концентрацией: $E = E^{\circ} - \frac{RT}{nF} \ln(Q)$

где:

• $E$ - ЭДС коррозионного элемента
• $E^{\circ}$ - стандартный потенциал
• $R$ - универсальная газовая постоянная ($8.314 \, \text{Дж/(моль} \cdot \text{К})$)
• $T$ - абсолютная температура (в Кельвинах)
• $n$ - количество переданных электронов (здесь 2, так как Ni²⁺ и Cu²⁺ имеют двойной заряд)
• $F$ - постоянная Фарадея ($96485 \, \text{Кл/моль}$)
• $Q$ - отношение активностей продуктов и реактантов (здесь $[Ni^{2+}]$ и $[Cu^{2+}]$)

При увеличении концентрации Ni²⁺ до 0.06 моль/л, значение $Q$ увеличится, что приведет к уменьшению ЭДС коррозионного элемента.

Короче говоря, увеличение концентрации Ni²⁺ в растворе NiSO₄ увеличит скорость коррозии Ni в паре Ni-Cu, и ЭДС коррозионного элемента уменьшится.