Коррозия. 
Окислительно-восстановительные реакции и основы электрохимии

Общие сведения

Коррозия — разрушение материалов (металлов, пластмасс, керамики…) под влиянием окружающей среды. Мы будем рассматривать только коррозию металлов. Это окислительно-восстановительные процессы. По механизму различают электрохимическую и химическую коррозию. Химическая протекает без участия электролитов при непосредственном контакте металла с окислителем. Типичные случаи — высокотемпературная газовая коррозия, например:

3Fe (тв.) + 2О2(г.) = Fe3O4(тв.) (окалина).

Fe (тв.) + H2S (г.) = FeS (тв.) + H2(г.).

Электрохимическая коррозия протекает там, где, кроме металла и окислителя, есть электролит, и где есть в контакте друг с другом участки с разными электродными потенциалами (а они есть почти везде). Тогда восстановление и окисление разделены в пространстве и не мешают друг другу, коррозия ускоряется. По сути дела получается гальванический элемент (гальванопара), но работа его в данном случае рассматривается как нежелательное явление.

Применительно к коррозии стали в обычных условиях, электролитами могут быть природные воды, содержащие растворенные соли (морская, речная, почвенная и т. д.), всевозможные технологические среды, пища. Даже капля росы (дистиллированной воды без солей) приобретает ионную проводимость в результате растворения углекислого газа:

СО2 + Н2О Н+ + НСО3-.

Электродные потенциалы железа:

Fe2+ + 2e Fe; 1 = - 0,44 В.

Fe3+ + 3e Fe; 2 = - 0,04 В;

Fe3+ + e Fe2+; 3 = 0,77 В;

Отсюда видно, что металл легче окислить до железа (2+), а железо (3+) не может быть в равновесии с металлом.

Важнейшими окислителями по отношению к железу являются кислород и вода.

Потенциалы:

Таким образом, при любом рН кислород — гораздо более сильный окислитель, чем вода или ионы водорода. Железо в нейтральной среде теоретически может вытеснять водород из воды (-0,44<-0,415), но разность потенциалов так мала, что процесс почти не идет.