ارتباط بین محاسبات پیل الکتروشیمیایی و خوردگی

صفحه 1:


صفحه 2:
ار الل ا ا ل آکتیویتهبرابر باه ۱۰ *فرض می شود. این مقدار از لحاظ وزنی کمتر ز/۳8 1 می باشد. همچنین؛ دو بسیاری از 1 ‎FeO ene 2 ener RSET aeee toe Bere Lees Se ca ecient‏ ا ا ا ا ا ل | ‎Er ee Renee cars‏ ا ‎oe‏ 00 ‎ES ee Meroe Sisto ES SESS a Te Ane eee ee Bee‏ 6 Genes پرقرار می شود. 0 ریت۳۱ 

صفحه 3:


صفحه 4:
مفي و- 13۴ .بت خواهد بود. این جهت خودبخودی واکنش از راست یه چپ است و نقره در سید | 

صفحه 5:
Ped a Be Sa eee a epee ee ere eee eee een ey ‏داد. اين /نمایش گرافیکی را دیا گرام پوربه می نامند. دیا گرامهای پوربه.دیا گرامهایی فازی هستند که با استفاده از آنها‎ | کرد. در اینجاه فلز خالص و اکسیدها با هیدرو کسیدهای فلزات که تحت شرایط مناسب تشکیل می شوند. فازهای جامد تلقی می شوند. فاز آبی توسط اکتبویته ی یونهای ساده با کمپلکس فلزی یا ۳۳۱ که با افزودن اسید یا بازی که ا ل ا ل ل ا لك |4 ۱ | CORN eee ESTO fe one Pane py ‏ا‎ oh 0 eRe Sea os ern eedy ‏ا ل‎ Tey Sosa امکان پدیدار شدن چثد فاز مختلف وجود دارد. اگر چه این فازهاء فازهای تعادلی حقیقی نمی باشند» با این حال 1 Pee Pree eo -Pourbaix Diagram 

صفحه 6:
دياكرام ساده ای از سیستم آهن/ آب در شکل ۲.۱۱ نشان داده شده است. در این حالت. فازهای جاملای که ا ا ا ا ا ‎Ace Steet‏ این سیستم به همراه فازهاى 5 ‎sd dale oals Olt: Fe(Oh),,fe(Oh)‏ تفیر دیاگرام پوربه شکل ۲.۱۱ نیاز به بحث در مورد شرایط آزمایشگاهی که دیا گرام تحت آنها رسم شده است ا ل ا ۱ ا 00 1 ۱ ae ll Seer Se Reo ee ne SMe Shoe) شرح زیر است: Pre ‏ل 0 ل‎ eon eee rey nie eee da POP he EW reac es FAL Peg pes Pea ee ey ecg res NENTS Pin [ie eo Cc OE oy شود 

صفحه 7:
و ۱ و محلول تبادل مى شوند. همجنين اين الكترود مى تواند فلزى خنثى مانند يلاتين باشد كه از طريق سطح هادى خود الكترونها را به اجزاء اكسيدى يا احيايى موجود در محلول منتقل مى سازد. 0000 ‏ا ال ا ل‎ a co ce] ل ا ا م ۱ ‏ا ا ا‎ Me SESS ۱ ‏م‎ he ar ee | ie ET Ie آن تاثيرى روى 0 eee eS) -Conuter Electrode -Auxiliary Electrode 

صفحه 8:
قرار گرفتن مدار پتانسیوتات/پیل پلاریزاسیون 

صفحه 9:
با استفاده از دیاگرام پوربه می توان پیش بینی های اولیه ای بر حسب پتانسیل الکترودی و ۳۲۱ در موره خوردگی ‎CRN CL en Tey‏ ا ‎Pepe rol CO oi EF seco eee‏ ‎ye he ness erent Umea OP OP aa eae eee eer es‏ ae) ۱ مصونیت: اگر پتانسیل و ۳ در این منطقه واقع شوند آهن از لحاظ ترمودینامیکی در برابر خوردگی مصون ‎ee NC: Ao aa Coc, te ae spe‏ ل لل لك ‎ ‎FSS an i are ‏ا‎ Nee ae EY ee ae ‏پتانشیوستات) مورد نیاز است تا سیستم را در اين پتانسیل نگه دارد.‎ ( ‏۲ خوردگی: در ای فناطق از۳۳۱ و پتانسیل» آهن باید کاملاٌبه صورت یون در محلول در آید و در نتبجه اگر آهن در معرض این شرایط قرار گیرد خورده می شود. ‏يسيو شدن: در اين منطقه» بين يكك اكسيد و محلول تعادل برقرار است كه ‎١‏ ‎Sa On a COED GO sate ey‏ 00 ‏تعادل فقط در طول مرژ ‎ 

صفحه 10:
هقد یاگرام پوربه برای سیستم آهن/آب (2) همان شکل ۲۰۱ ‎odd‏ ا ا ا ا ا ل ‎ 

صفحه 11:
Bre ۹ cal dale ed ed eee Sade a Nel ee ene ae LR or all ۳ (eh) 13 ‏عم‎ 

صفحه 12:
RHE: 2H*+2e),> ور ۴ وروت 

صفحه 13:
دیاگرام پیربه تعدادی ا 000 ea PP eco eee arene Boonton EST a ee =| 2 ۱ 4 

صفحه 14:
1 es 3 3 2 3 3 5 0 ّ in 3 en's 

صفحه 15:
مثال ۱ ب .با استفاده از دیاگرام پورب»م] را برای خورد گی سرب در محلول هوازدایی شده با ۳۳۱-1 و 3 ‎oo‏ ۱ ae Nee CONG Sei RNP eee eer da bal EEE Be da bad CES eC oe en aed. ‏ل لاا‎ oon ۱۳ ‏ریات‎ (SHE)- isa ۱ eee) ‏اولى مثبته تر از دومى مى باشد كه به معنى تمايل سرب براكلا‎ re Py =) EPONA ola (eee ‏خورده شدن می باشد.‎ Ei=-60-(-270)=+210 mv مثال اج EES ore: Masry eC] ‏ل ال لل‎ fon 0 ‏ال ا ا‎ aa 20 ‏ل ا شت ل ل ال ا ا ال‎ Oh حالت ST Sn EI 

صفحه 16:
واکنش کاتدی در شرایط هوازدایی شده واکنش هیدروژن با پانسیل نقطه ی | می باشد. واکنش کاتدی اضافی ۰ ی ۷ نگه داشته شود فلز خورده نخواهد شد. اگر چه هیدروژن متصاعد و اکسیژن مصرف می شود. هنگامی /که ‎eee Wee SY eee lis tees‏ ۱ فاصله دارد چه عددی را نسب Fee ‏ا ل‎ rear e rene ‏ا‎ Oiler ۱ Come Fo ‏ل ا‎ CEC Se Pe ‏برائ تخمين إنتانسيل و سرعت خوردكى بحث خواهد شد. در اينجا فقط به ذكر اين نكته اكتفا مى شود كه در‎ ‏ا ا اام ا ل ا ا‎ TPP ery ‏نسیل می تولند به مقدار نقطه ی 2) بالا باشد. پتانسیلی که برای سطح در‎ ‎eee‏ را حال خورده شدن تعییْن.می شود پتانسیل خوردگی: ‏ . میوعت] نامیده می شود و کمیتی مهم در تحلیل رفتار ‏خوردگی می باشد. 

صفحه 17:
لا 7 دو واکتش لكا ۰ب "که اکسیژن حل شده موجب بالا رفتن پتانسیل شده است و تنها واکنش مصرف کننده ی الکترون که خوردگی را می کند همان اکسیژن می باشد. ‎<I‏ ل ا ‎Purge res Cr rer eke‏ رخ دهد. oy BY es Cy Beppe area OUR BEE aay ES See ened aN Fee ey ease aes Co oe eens er eer nn PnP res rae weed SEE encase ele ‏ل‎ 0 eye ene See ent eee ae nome sea 

صفحه 18:
* ازل تا 8 جهاتفاقى مى افتد؟ !]8 بدون تغيير در ؟ باقى مى ماند. 1 به صورت”* 28 وارد محلول مى ل ا ا ا ۱ پتانسیل در ا ‎en Ss Cen‏ | و ره ‎Rien ered‏ هیدروژن متصاعد نمی شود. pester Rene) i ea ea el ere Remeron a oe 0 ‏ل‎ RY Sige rea on ۱ ‏ل ل ا‎ Seer ie CCE ASD IN ae eS ET Maas ACRE Aa Soe ys ‏مى باشد كه د‎ +01 ‎PP yo ero open os epaon ae‏ زا ‎ ‏هیدروژن متصاعد نمی شود. 

صفحه 19:
چا ال نا ‎meres‏ ار 1 ا ا ا ل ا ‎Se‏ ‏را ۱ 1 1 mer Coie S NTS ao) ne ee eared Bry Out ۱ 0 eaere Are a | eo] oa Ets eed 9] ole RUN ara a ocr rece 1 ا ۱۳ ‏م ا ا ا‎ eT Se eae و ‎a one‏ ل ل ل ‎Lenn ee‏ 0 ESI ‏ل ا ا ل‎ P پتونسیوستات نیاز است. به دلیل اینکه نقطه ی ] زیر خط 3 قرار دارد. هیدروژن متصاعد می شود. ‎es eed ee‏ | ا ‎Soe Ped Lanes eed Cee‏ ۱ = 

صفحه 20:


عنوان تحقیق : خوردگی نمایش گرافیکی تعادل الکتروشیمیایی :دیاگرامهای پوربه منشاء و تفسیر دیاگرامهای پوربه تعادل شیمیایی یک عنصر در محلول آبی را می توان با استفاده از مختصات پتانسیل تعادلی نیم پیل ´Eو PHنشان داد .این /نمایش گرافیکی را دیاگرام پوربه می نامند .دیاگرامهای پوربه،دیاگرامهایی فازی هستند که با استفاده از آنها می توان شرایط الزم 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 PHکه 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 اطالعات زیادی را به سادگی و با سرعت پیش بینی کرد .متاسفانه گاهی اوقات به دالیلی ،امکان رسم دقیق دیاگرام ها با اطالعات موجود میسر نمی باشد .به عنوان مثال نتوان دقیقًا تعیین کرد که در یک PHو پتانسیل مشخص کدام فاز پایدار است .از طرف دیگر ،بسته به تغییرات دیXاگرام سXاده ای از سیسXتم آهن /آب در شXکل 2. 11نشXان داده شXده اسXت .در این حXالت ،فازهXای جامXدی کXه ممکن اسXت تشXکیل شXوند ،بXه آهن فلXزیFe2o3,Fe3o4، محXدود شXده اسXت .در قسXمت هXای بعXد دیXاگرام کامXل این سیسXتم بXه همXراه فازهای Fe(Oh)2,fe(oh)3نشان داده خواهد شد. تفسXیر دیXاگرام پوربXه شXکل 2. 11نیXاز بXه بحث در مXورد شXرایط آزمایشXگاهی کXه دیXاگرام تحت آنهXا رسXم شXده اسXت دارد .محورهXای مختصXات دیXاگرام PH ،و پتانسXیل الکXترود می باشXد کXه هXر یXک را می تXوان در آزمایشXگاه برقXرار و بXه صXورت یXک نقطXه روی دیXاگرام تعXیین مXوقعیت کXرد و حXالت تعXادل سیسXتم را بXا اسXتفاده از این برای برق,رار ک,ردن پتانس,یل الک,ترودی مش,خص ،از ت,رتیب آزمایش,گاهی نقطXه معین کXرد .فXرض بXر این اسXت کXه PHتوسXط افXزودن یXک اسXید یXا بXاز مناسXب که اجزاء و عملکرد آنها به شرح زیر است: ایجاد می شود. محلXول آبی بXا PHکنXترل شXده. .این محلXول ممکن اسXت حXاوی اکسXیژن حXل شXده باشXد و یXا ممکن اسXت ظXرف ،بسXته باشXد و یXک گXاز خنXثی ماننXد N2,HeبXرای حذف اکسیژن حل شده از تماس با هوا به داخل محلول دمیده شود.  الکترود کاری ،که الکترود تحت مطالعه می باشد .مانند فلز فعالی همچون آهن که یونهای آهن ،که بین الکترود و محلول تبادل می شوند .همچنین این الکترود می تواند فلزی خنثی مانند پالتین باشد که از طریق سطح هادی خود الکترونها را به اجزاء اکسیدی یا احیایی موجود در محلول منتقل می سازد. ‏ الکترود کمکی یا مقابل که معموًال پالتین است و جهت اعمال پتانسیل به الکترود کاری استفاده می شود ( الکترود کمکی در /واقع مدار الکتریکی را کامل می کند -مترجم). ‏ الکترود مرجع که پتانسیل نیم پیل آن مشخص است و پتانسیل الکترود کاری، نسبت به آن اندازه گیری می شود. ‏ الکترومتر یا ولت متر با امپدانس باال که برای اندازه گیری پتانسیل الکترود کاری نسبت به الکترود مرجع استفاده می شود .امپدانس این وسیله بیش از تقریبًا 104اهم باشد به گونه ای که جریان عبوری از آن تاثیری روی الکترود کاری نداشته باشد. شکل -2.12ترتیب قرار گرفتن مدار پتانسیوتات/پیل پالریزاسیون پیش بینی خوردگی با استفاده از دیاگرامهای پوربه با اسXتفاده از دیXاگرام پوربXه می تXوان پیش بیXنی هXای اولیXه ای بXر حسXب پتانسXیل الکXترودی و PHدر مXورد خXوردگی فلXزات انجXام داد .تاکیXد می شXود کXه این پیش بیXنی هXا بسXیار عمXومی اسXت و هنگXام اسXتفاده از آنهXا امکXان نتیجXه گXیری غلXط وجXود دارد .زیXرا بXا این دیXاگرام هXا نمی تXوان عوامXل کنXترل کننXده ی سXرعت خXوردگی و یXا حالت غیرتعادلی را مشخص کرد. طق فوق به شرح زیر تعریف می شوند: .1مصXونیت :اگXر پتانسXیل و PHدر این منطقXه واقXع شXوند آهن از لحXاظ ترمودینامیکی در برابر خوردگی مصون است .در نقطه ای مانند Xشکلa 16 . 2بXه طXور تقریXبی می تXوان گفت کXه اکتیویتXه +Fe 2برابXر بXا 6-10می باشXد و خXوردگی رخ نمی دهXد ولی H2متصXاعد می شXود .در این حXالت یXک منبXع جریXان خXارجی ( پتانشیوسXتات) مXورد نیXاز اسXت تXا سیسXتم را در این پتانسXیل نگXه دارد. .2خوردگی :در این منXاطق از PHو پتانسXیل ،آهن بایXد کXامًال بXه صXورت یXون در شکل -2.16دیاگرام پوربه برای سیستم آهن/آب ( )aهمان شکل 2.11 مناطق خوردگی،مصونیت و روبین شدن احتمالی ( )bشکل کاربردی رایج دیاگ شکل -2.17دیاگرام پوربه تعدادی از فلزات که مناطق خوردگی ،مصونیت و شکل -2.18دیاگرام پوربه برای سیستم سرب /آب مث,ال 1ب .بXا اسXتفاده از دیXاگرام پوربXه Ecell،را بXرای خXوردگی سXرب در محلXول هوازدایی شده با PH=1و a pb2+=10 -5تخمین زد. خطی عمXودی در PH=1رسXم کنیXد .خطی افقی ( پتانسXیل ثXابت) نXیز مXابین دو خXط )4-(16و. )5-(16برای نشXان دادن ،pbدر تعXادل pb +2در خXط a pb2+=10 -5رسXم کنیXد. مقXادیر پتانسXیلی کXه خXط عمXودی ،PH=1خXط aو خXط )5-(16را قطXع می کنXد تخمین بزنید .پتانسیل محل تقاطع با خط aتقریبًٌا 60mv (SHE)-و با خط )5-(16تقریبًاE) - 270 mv (SHمی باشXد .اولی مثبت تXر از دومی می باشXد کXه بXه معXنی تمایXل سXرب برای خورده شدن می باشد. ‏ECell=-60-(-270)=+210 mv مثال 1ج ECellر ا بXرای خXوردگی سXرب در تمXاس بXا محلXولی درpH=1و در تعXادل بXا اکسXیژن در +apb2تخمین زد. از محXل تقXاطع PH=1و خطE´ O2,H+=1170(MV)SHE ‏b,بXه دسXت می آیXد و واکنش کاتXدی در شXرایط هXوازدایی شXده ،واکنش هیXدروژن بXا پتانسXیل نقطXه ی H می باشXد .واکنش کاتXدی اضXافی در شXرایط هXوادار ،واکنش اکسXیژن بXا پتانسXیل نقطXه ی Oمی باشXد .اگXر بXا یXک پتانشیوسXتات ،پتانسXیل سXرب در نقطXه ی MنگXه داشXته شXود ،فلXز خXورده نخواهXد شXد ،اگXر چXه هیXدروژن متصXاعد و اکسXیژن مصXرف می شXود .هنگXامی /کXه یXک فلXز آزادانXه در حXال خXورده شXدن می باشXد این سXوال بXه وجXود می آیXد کXه الکXترود مرجXع وقXتی کXه بXا سXطح فلXز فاصXله دارد چXه عXددی را نسXبت بXه آن انXدازه گXیری می کنXد .جXواب این سXوال را بXه صXورت عXددی تنهXا زمXانی می تXوان مشXخص کXرد کXه سXینتیک فرآینXدهای الکXترودی معین باشXد .در فصXل هXای بعXد کXاربرد اصXول سXینتیک الکXترود بXرای تخمین پتانسXیل و سXرعت خXوردگی بحث خواهXد شXد .در اینجXا فقXط بXه ذکXر این نکتXه اکتفXا می شXود کXه در محلXول هXوا زدایی شXده ،پتانسXیل انXدازه گXیری شXده نمی توانXد منفی تXر از پتانسXیل نقطXه ی Mو مثبت تXر از نقطXه ی HباشXد .از لحXاظ تئXوری در حXالت هXوادار ،پتانسXیل می توانXد بXه مقXدار اگXر پتانسXیل خXوردگی بین نقXاط Mو HباشXد و محلXول هXوادار باشXد ،خXوردگی توسXط مصXرف الکترونهXا از طریXق هXر دو واکنش هیXدروژن و اکسXیژن پشXتیبانی خواهXد شXد .اگXر پتانسXیل خXوردگی بXاالی نقطXه ی HباشXد ،نشXانگر آن اسXت کXه اکسXیژن حXل شXده مXوجب بXاال رفتن پتانسXیل شXده اسXت و تنهXا واکنش مصXرف کننXده ی الکXترون کXه خXوردگی را پشXتیبانی می کنXد همXان اکسXیژن می باشXد .سXینتیک تواند رخ حالت این دو الکترود :تعیین دهد.را در هر یک سیستم میحالت کنید. مالحظه از را یک2. کدام18 کنددرکهشکل میتا E نقاط A مثال 4 از نقاط Aو Eو نیز از نقطه Aتا Eمی توان به شرح زیر تفسیرکرد: ‏ در نقطXه ی AچXه تفسXیری می تXوان داشXت؟ حXالت سیسXتم دو فXاز اسXت کXه pbفلXزی در تعXادل بXا در محلXولی بXا می باشXد .چXون نقطXه Aروی خXط aواقXع اسXت. ،برای بXاقی مانXدن در حXالت تعXادل در محلXول هXوازدایی شXده نیXازی بXه پتانشیوسیت نمی باشد و هیدروژن متصاعد نخواهد شد.  از AتXا BچXه اتفXاقی می افتXد؟ PHبXدون تغیXیر در 4بXاقی می مانXد Pb .بXه صXورت Pb +2وارد محلXول می شXود و هیچ سXرب فلXزی بXاقی نمی مانXد ( بXه این صXورت کXه بXرای رسXیدن بXه اکتیویتXه ی بسXیار بXاالی10 4-بXرای +Pb2بایXد همXه ی سXرب حXل شXود) .پتانسXیل برابXر بXا ‏mv 50-اسXت کXه بXرای رسXیدن بXه این پتانسXیل در یXک محلXول هXوازدایی شXده ،الزم اسXت تXا واز یXک مXاده هXادی الکXتریکی خنXثی ( ماننXد پالتین) بXه عنXوان الکXترود کمکی اسXتفاده می شXود تXا پتانسXیل pbتوسXط یXک پتانشیوسXتات در این مقXدار نگXه داشXته شXود .گXاز هیدروژن متصاعد نمی شود. ‏ تفسXیر نقطXه cچیسXت؟ در ph=8سیسXتم در حXالت دو فXازی اسXت کXه فلXز سXرب در تعXادل بXا یونهXای +Pb2موجXود در محلXول یXا اکتیویتXه ی تقریبًXا 8-10قXرار دارد .پتانسXیل الزم بXرای نگXه داشXتن در این تعXادل 440mv-می باشXد کXه در یXک محلXول هXوازدایی شXده مطمئنًXا توسXط پتانسیوسXتات نگXه داشXته می شXود .گXاز هیدروژن متصاعد نمی شود.  تفسXیر نقطXه cچیسXت؟ در ph=8سیسXتم در حXالت دو فXازی اسXت کXه فلXز سXرب در تعXادل بXا یونهXای +Pb2موجXود در محلXول یXا اکتیویتXه ی تقریبًXا 8-10قXرار دارد .پتانسXیل الزم بXرای نگXه داشXتن در این تعXادل 440mv-می باشXد کXه در یXک محلXول هXوازدایی شXده مطمئنًXا توسXط پتانسیوسXتات نگXه داشXته می شXود .گXاز هیدروژن متصاعد نمی شود. از نقطXه ی CتXا DچXه اتفXاقی می افتXد؟ pbفلXزی وارد محلXول می شXود .اکتیویتXه +Pb2تقریبًا 3-10می شود .حالت نهایی دو فاز می باشد که یونهXای +Pb2در تعXادل بXا pboدر ph=8و E´=-200قXرار دارنXد .در یXک محلXول هXوازدایی شXده ،این حXالت بXا یXک الکXترود خنXثی متصXل بXه پتانسیوسXتات برقXرار و نگه داشته می شود .در این حالت H2متصاعد نمی شود. ‏ از نقطXه ی CتXا EچXه اتفXاقی می افتXد؟ PHدر 8بXاقی می مانXد .سXرب فلXز روی سXرب موجXود رسXوب می کنXد .غلظت یXون Pb2 + تXا مقXدار بسXیار پXایین 10 12- کXاهش می یابXد .بXرای نگXه داشXتن پتانسXیل در mv 660-بXه یXک پتونسیوسXتات نیXاز اسXت .بXه دلیXل اینکXه نقطXه ی EزیXر خXط aقXرار دارد ،هیXدروژن متصXاعد از لحXاظ خXوردگی اختالف فاحشXی بین رفتXار سXرب در اثXر تغیXیر پتانسXیل از AتXا B در مقایسXه بXا تغیXیر پتانسXیل از CتXا DوجXود دارد .در هXر دو حXالت نXیروی محرکXه بXرای خXورده شXدن مثبت اسXت در حقیقت ،تمXام فلXز سXرب در نقطXه تعXادل از بین می رود. بXا این حXال ،در تغیXیر از CتXا DابتXدا PBOتشXکیل می شXود و اگXر این فیلم چسXبنده و غXیر متخلخXل باشXد ،سXرعت خXوردگی شXدیدًا کXاهش می یابXد زیXرا ادامXه ی فرآینXد منوط به نفوذ یونها از میان پوشش اکسیدی می باشد.