ارتباط بین محاسبات پیل الکتروشیمیایی و خوردگی

ارتباط بین محاسبات پیل الکتروشیمیایی و خوردگی

اسلاید 1: عنوان تحقیق : خوردگی

اسلاید 2: ارتباط بین محاسبات پیل الکتروشیمیایی و خوردگیدر بسیاری از محاسبات خوردگی، معمولاً غلظت یون فلزی در محیط نامشخص می باشد. در چنین حالاتی معمولاً اکتیویته برابر با، 10 -6فرض می شود. این مقدار از لحاظ وزنی کمتر از1PPM می باشد. همچنین، در بسیاری از محیط های هیدروژن وجود ندارد ولی هنگام محاسبه ی واکنش های کاتدی شامل تصاعد هیدروژن باید مقدار 𝑝 ℎ2 مشخص باشد. چون تشکیل حبابهای هیدروژن منوط به فشار هیدروژن حدود یک اتمسفر ( فشار تقریبی محیط) می باشد، معمولاً در عمل فرض می شود 𝑝 ℎ2 = 1PPM است. اگر غلظت یون فلز یا فشار هیدروژن را صفر بگیریم آنگاه پتانسیل نامعین می شود زیرا اکتیویته در قسمت لگاریتمی رخ می دهد زیراE Cell نامعین، به معنی∆𝐺نامعین خواهد بود. بنابراین منطقی است که فرض شود زمانی که یک فلز در تماس با یک محیط آبی قرار می گیرد، در صورتی که از لحاظ ترمودینامیکی امکان وقوع خوردگی وجود داشته باشد، اکتیویته هایی که در بالا ذکر شد به سرعت برقرار می شود. -Parts per million 

اسلاید 3: مثال 1 : تمایل ترمودینامیکی نقره را برای خورده شدن در یک محلول اسیدی هوازدایی شده با PH=1.0تعیین کنید. فرض کنید: 𝑝 ℎ2 =I ,aAg+=10-6واکنش پیل H2 Ag+H+↔Ag+ 1 2 نمایش محاسبات و پیلAgǁAg+( aAg+=10-6) 𝐻 𝑃𝐻=1 𝐻 2 شده حل + H 2 𝑂 on Ag 𝐴𝐺 𝑝 𝐻 2 =1𝑎𝑡𝑚 RHELHEدر LHE:Ag↔Ag++e 𝐸´ 𝐿𝐻𝐸 = 𝐸´ 𝐴𝑔,𝐴𝑔+=799+ 59 1 𝑙𝑜𝑔 10 −6 𝐸´ 𝐿𝐻𝐸 =445 mv(SHE)

اسلاید 4: درRHE:H2 H++𝑒↔ 1 2 𝐸´ 𝑅𝐻𝐸 = 𝐸´ H2.H+=0+ 59 1 𝑙𝑜𝑔 𝑎 𝐻+ 1 𝐸´ 𝑅𝐻𝐸 =−59PH=- 59 mv(SHE) 𝐸´ 𝐶𝑒𝑙𝑙= 𝐸´ 𝑅𝐻𝐸 - 𝐸´ 𝐿𝐻𝐸 = − 59− 445 mv(SHE) 𝐸 𝐶𝑒𝑙𝑙 منفی و-nF 𝐸 𝐶𝑒𝑙𝑙 ∆𝐺=. مثبت خواهد بود. بنابراین جهت خودبخودی واکنش از راست به چپ است و نقره در اسید ( PH=1) خورده نخواهد شد

اسلاید 5: نمایش گرافیکی تعادل الکتروشیمیایی: دیاگرامهای پوربهمنشاء و تفسیر دیاگرامهای پوربه تعادل شیمیایی یک عنصر در محلول آبی را می توان با استفاده از مختصات پتانسیل تعادلی نیم پیل E´و PH نشان داد. این /نمایش گرافیکی را دیاگرام پوربه می نامند. دیاگرامهای پوربه،دیاگرامهایی فازی هستند که با استفاده از آنها می توان شرایط لازم برای پایداری ترمودینامیکی یک فاز آبی تک و یا تعادل این فاز با یک یا چند فاز جامد را تعیین کرد. در اینجا، فلز خالص و اکسیدها یا هیدروکسیدهای فلزات که تحت شرایط مناسب تشکیل می شوند. فازهای جامد تلقی می شوند. فاز آبی توسط اکتیویته ی یونهای ساده یا کمپلکس فلزی یا PH که با افزودن اسید یا بازی که اثر دیگری نداشته باشند ( این حالت ایده ال است) مشخص می شود. هدف از رسم این دیاگرامها آن است که بتوان اطلاعات زیادی را به سادگی و با سرعت پیش بینی کرد. متاسفانه گاهی اوقات به دلایلی، امکان رسم دقیق دیاگرام ها با اطلاعات موجود میسر نمی باشد. به عنوان مثال نتوان دقیقاً تعیین کرد که در یک PH و پتانسیل مشخص کدام فاز پایدار است. از طرف دیگر، بسته به تغییرات پیوسته پتانسیل نمونه در گذشته ( تاریخچه ی پتانسیل نمونه- مترجم)، امکان پدیدار شدن چند فاز مختلف وجود دارد. اگر چه این فازها، فازهای تعادلی حقیقی نمی باشند، با این حال ممکن است ماندگار بوده و برای مقاصد کاربردی، نشان دهنده ی حالت پایدار سیستم باشند. -Pourbaix Diagram

اسلاید 6: دیاگرام ساده ای از سیستم آهن/ آب در شکل 11 .2 نشان داده شده است. در این حالت، فازهای جامدی که ممکن است تشکیل شوند، به آهن فلزی،Fe2o3,Fe3o4 محدود شده است. در قسمت های بعد دیاگرام کامل این سیستم به همراه فازهایFe(Oh)2,fe(oh)3 نشان داده خواهد شد. تفسیر دیاگرام پوربه شکل 11 .2 نیاز به بحث در مورد شرایط آزمایشگاهی که دیاگرام تحت آنها رسم شده است دارد. محورهای مختصات دیاگرام، PH و پتانسیل الکترود می باشد که هر یک را می توان در آزمایشگاه برقرار و به صورت یک نقطه روی دیاگرام تعیین موقعیت کرد و حالت تعادل سیستم را با استفاده از این نقطه معین کرد. فرض بر این است که PH توسط افزودن یک اسید یا باز مناسب ایجاد می شود.برای برقرار کردن پتانسیل الکترودی مشخص، از ترتیب آزمایشگاهی که اجزاء و عملکرد آنها به شرح زیر است:محلول آبی با PH کنترل شده. .این محلول ممکن است حاوی اکسیژن حل شده باشد و یا ممکن است ظرف، بسته باشد و یک گاز خنثی مانندN2,He برای حذف اکسیژن حل شده از تماس با هوا به داخل محلول دمیده شود.