Masarykova univerzita v Brně Přírodovědecká fakulta Ústav chemie – Chemie konzervování a restaurování Praktické cvičení: 2 Datum: Posluchač(ka): Téma praktického cvičení: ODVOZENÍ KOROZNÍ RYCHLOSTI ŽELEZA V PROSTŘEDÍ KYSELINY METANSULFONOVÉ SOUHRN Spřažené reakce. Polarizační křivka. Dílčí děje elektrochemického korozního procesu – anodická oxidace kovu a katodická redukce složky prostředí probíhají rychlostí podle rovnic (1) a (2): (1) resp. (2) kde j[A a], j[K][ ]jsou anodická, resp. katodická proudová hustota, j[0] výměnná proudová hustota, charakterizující rychlost dílčího děje, α koeficient přenosu náboje. Přitom musí být splněna podmínka elektro neutrality tím, že součet dílčích proudových hustot je roven nule: j[K] + j[A] = 0. Touto podmínkou jsou rychlosti obou dílčích reakcí vzájemně vázány, jsou vzájemně „spřaženy“ a označují se jako reakce spřažené. Potenciál E se samovolně posune na hodnotu, aby se obě rychlosti dílčích dějů vyrovnaly: ustaví se smíšený, tzv. korozní potenciál E[kor]. Vyjádřením potenciálu E ve formě přepětí η pomocí rovnice η = E - E[r ]a s použitím rovnic (1) a (2) se získá rovnice Butlerova-Volmerova, popisující rychlost elektrodové reakce v závislosti na potenciálu (3) Grafické vyjádření vztahů mezi potenciálem elektrody E a rychlostí reakce, vyjádřené proudovou hustotou j, je tzv. polarizační křivka jako součást korozního diagramu – grafického vyjádření průběhu anodického dílčího děje – ionizace kovu a katodického dílčího děje – redukce depolarizátoru D – obrázek 1. Stanovení E[kor] a j[kor]: Na obr. 2 je korozní diagram systému kov – voda vyjádřen jako závislost log |j| = f (E), ze kterého lze pomocí Tafelových přímek odvodit rychlost koroze j[kor] a korozní potenciál E[kor]. Pro řešení úlohy je vydán tento metodický pokyn s uvedením matematického aparátu v souladu s normativní dokumentací. Experimentální část ___________________________________________________________________________________________________ Stanovení E[kor] a j[kor] Provádí se převodem údajů měření do korozního diagramu na milimetrový a semilogaritmický papír. V druhém případě se získané lineární části anodické a katodické křivky prodlouží až do vytvoření průniku obou přímek. Pro hodnotu průniku se odvodí hodnoty korozního potenciálu E[kor] a korozní proudové hustoty j[kor]. Výsledky dosažené při měření jsou uvedeny v tabulce 1. Tabulka 1 – Naměřené hodnoty polarizačního měření pro systém ocel – kyselina metansulfonová E (mV) -520 -510 -500 -490 -480 -470 -460 -450 -440 J (mA) -7,1 -6,4 -5,9 -5,4 -4,8 -4,6 -4,2 -3,8 -3,1 E (mV) -430 -420 -410 -400 -390 -380 -370 -360 -350 J (mA) -2,7 -2,1 -0,8 -0,2 -0,05 0,07 0,4 2,,6 3,0 E (mV) -340 -330 -320 -310 -300 -290 -280 -270 -260 J (mA) 4,2 2,4 4,8 5,3 5,8 6,2 6,8 7,4 8,1 Souhrn výsledků a závěr ___________________________________________________________________________________________________ Výsledky praktického cvičení: - Graf polarizační křivky na milimetrovém papíru podle obr.1 - Graf se zakreslenými Tafelovými přímkami na semilogaritmickém papíru podle obr. 2 - Hodnota korozního potenciálu E[kor] (mV): - Hodnota korozní proudové hustoty j[kor] (mA a přepočítáno na μA): - Hodnota rozměrového úbytku L[kor ](μm/rok) Přílohová část: Obrazová část zadání – 2 obrázky Obr. 1 – Polarizační křivka j = f (E) Obr. 2 – Polarizační křivka |log j|= f (E)