Реферат: Загальна характеристика хімічних властивостей Купруму

Отже зміна ентальпії системи рівна , тому ми можемо вважати, що реакція може відбуватися у прямому напрямку, її тепловий ефект додатній.

За рівнянням Гіббса визначимо як змінюватиметься ентропія та ентальпія системи: . При переході від найменш впорядкованого стану – газу до рідини чи твердого тіла ентропія зменшується. У нас в лівій частині рівняння розташовано одну молекулу газоподібних речовин, а у правій ні одної, тобто ентропія висока. А у правій не має газоподібних речовин, тобто у хімічній реакції ентропія системи зменшується.

Енергія Гіббса процесу рівна:

Оскільки значення енергії Гіббса відерне то дана реакція може відбуватися самодовільно.

Із виразу , при ми одержимо: , тому , це буде температура за якої встановиться рівновага системи. .

Отже хімічні рівновага встановиться за температури .

3. Охарактеризуйте корозійну стійкість металу у кислому, нейтральному та лужному середовищах у присутності кисню (наведіть рівняння анодних та катодних реакцій, що перебігають на поверхні металу, загальні рівняння корозійного процесу та основні продукти корозії). Запропонуйте заходи щодо зниження корозійного руйнування метала.

Якщо розглянути явища корозії, то можна виділити корозію у кислому, лужному та нейтральному середовищі. Мідь доволі стійка до впливу корозійно активних речовин, оскільки вона розміщена у ряді напруг після водню та має на поверхні доволі міцну оксидну плівку.

Спочатку розглянемо явище корозії у кислому середовищі. У кислому середовищі наявна велика кількість іонів . Тому розглянемо вплив іонів на корозію. У нейтральному середовищі іони взаємодіють згідно рівняння: . Потенціал реакції у нейтральному та слабко кислому середовищі буде рівний: , тому . Тому у кислому середовищі корозія міді неможлива. Для корозії у такому середовищі потрібні інші корозійно активні речовини.

Якщо розглянути корозійні середовища, які містять розчинений кисень, то можна записати рівняння реакції окиснення:

Потенціал такого процесу рівний: , у нейтральних середовищах він матиме значення: . Тобто розчинений у воді чи деяких речовинах кисень може окислювати мідь. У випадку міді в присутності розчиненого кисню відбувається процес окиснення міді: , далі іони міді будуть реагувати із аніонами кислот, які дисоціювали у розчині та утворювати солі, як правило при наявності розчиненого кисню та воду утворюватимуться гідроксосолі, такі як гідроксосульфат купруму: , тощо. Якщо реакція проходитиме в лужному середовищі, то за наявності розчиненого у воді та лузі кисню реакція проходитиме згідно рівняння: . Анодом буде мідний електрод, на ньому буде окислюватиметься мідь: . Електрони відновлюють кисень до гідроксид – іонів. В воде йони Сu²⁺ та OH^- взаємно реагують між собою:

Для зменшення впливу корозії можна запропонувати покриття міді менш активними речовинами, але враховуючи, що мідь доволі малоактивний метал такі покриття майже не застосовують. Можна запропонувати для зменшення впливу корозії покриття мідних деталей шарами лаків та фарб, антикорозійних мастик, тощо. Ці методи широко використовують у хімічній промисловості для захисту трубопроводів, ікі виготовлені із мідних труб.

4. Визначте, чи буде кородувати метал з кисневою та водневою
деполяризацією при заданих викладачем значеннях рН та концентрації
Іонів кородуючого метала у корозійному середовищі. Розрахуйте у
скільки разів зміниться швидкість корозії метала при зміні рН на
одиницю.

Припустимо, що РН середовища складає приблизно 9, тому можна вважати, що середовище слабко лужне. В лучному середовищі мідні предмети можуть кородувати із кисневою деполяризацією. Потенціал такого процесу рівний: . Швидкість корозії металу залежатиме у значній мірі від РН середовища. Тому можна записати вираз:

реакція проходитиме згідно рівняння: . Анодом буде мідний електрод, на ньому буде окислюватиметься мідь: . Електрони відновлюють кисень до гідроксид – іонів. В воді йони Сu²⁺ та OH^- взаємно реагують між собою:

При зростанні РН на одиницю концентрація йонів гідроксилу зростає у 10 разів, тому ми можемо записати, що:

Як видно із розрахунків зростання концентрації лугу в розчині приведе до зростання значення електродного потенціалу, що приводить до зростання потенціалу корозійного процесу і може привести до зростання швидкості процесу корозії. Зростання концентрації йонів в розчині приводить до зменшення потенціалу корозійного процесу тому це зменшуватиме швидкість корозійного процесу.

5. Назвіть метали, контакт з якими є небезпечним для заданого метала з точки зору його корозійного руйнування. Складіть схеми відповідних гальванічних елементів.

Стандартний електродний потенціал міді рівний . Тому при контакті із металами, потенціал яких буде більш негативний чим у міді, мідь виступатиме катодом і не окислюватиметься під час процесів електрохімічної корозії. Для прикладу розглянемо гальванічний елемент, що складається із цинкового та мідного електродів. Розглянемо стандартний гальванічний елемент, електроди якого виготовлені з міді і цинку і занурені в розчин електроліту. У ряді напруги металів цинк розташований перед міддю, тому він більш хімічно активний чим мідь. Тому мідний електрод буде катодом. Анодом буде цинковий електрод, на ньому буде окислюватимуться цинк:

Сумарне хімічне рівняння, яке описуватиме процеси, які протікають в гальванічному елементі матиме вигляд: