Іонізація заліза в умовах катодної поляризації та вплив на цей процес концентраційних змін у приелектродному шарі - Автореферат

Згідно з основними положеннями електрохімії розчинення металів в активному стані при зміщенні потенціалу у напрямку більш відємних значень потенціалів, ніж стаціонарний, швидкість іонізації металів повинна закономірно сповільнюватись. Але вже досить давно, коли почали використовувати катодний захист металічних конструкцій, було встановлено, що при примусовому зміщенні потенціалу в катодному напрямку швидкість іонізації металу в певному інтервалі потенціалів перестає залежати від потенціалу. Виявлений ефект пояснювали з позицій “хімічного розчинення”, припускаючи, що розчинення металів при катодній поляризації відбувається за рахунок прямої взаємодії компонентів розчину і атомів металу, тобто процес відбувається без просторового розділення катодної і анодної напівреакцій, і тому не підпорядковується законам електрохімічної кінетики. На основі експериментальних даних про зміну складу поверхневої концентрації іонів гідроксонію та швидкості іонізації заліза при катодній поляризації запропонувати аналітичну схему за допомогою якої можна пояснити незалежність швидкості іонізації заліза від потенціалу в умовах катодної поляризації. Зокрема встановити діапазон концентрацій та режими електролізу, при яких у кислих розчинах перекису водню спостерігається „аномальне розчинення”. іонізація залізо окисник електролітУзагальнено та проаналізовано літературні дані з "аномального розчинення" заліза, яке проявляється як незалежність швидкості іонізації від потенціалу в області значних катодних поляризацій. Наявні літературні дані вказують на те, що при незалежності швидкості вищезгаданого явища від потенціалу вона залежить від природи металу, РН розчину та іонного складу електроліту. В їх роботах звертається увага, зокрема, на те, що швидкість аномального розчинення зростає із зменшенням РН розчину, Для більшості досліджених металів це принципово відрізняє „аномальне розчинення” від звичайного анодного розчинення, швидкість якого, згідно даних більшості авторів, зростає з підвищенням РН. У третьому розділі наведено результати дослідження поведінки залізного електрода при анодній поляризації у лужних і кислих розчинах. Оскільки в кислих середовищах, де концентрація гідроксидних іонів мізерна, гідроксидні іони не можуть приймати безпосередню участь у анодному процесі, і адсорбовані проміжні сполуки, що містять гідроксид, на поверхні електроду не утворюються, то припускати участь гідроксидних іонів в процесі іонізації металів у кислих середовищах не є логічним.Показано, що аномальне явище, що проявляється як незалежність швидкості іонізації заліза від потенціалу в умовах катодної поляризації, має електрохімічну природу. Запропоновано аналітичну схему, за допомогою якої незалежність швидкості іонізації заліза від потенціалу можна пояснити з використанням електрохімічних закономірностей. Показано, що незалежність швидкості іонізації заліза в області значних катодних поляризацій пов‘язана зі зміною складу приелектродного шару електроліту.

Основний зміст роботи

Показано, що аномальне явище, що проявляється як незалежність швидкості іонізації заліза від потенціалу в умовах катодної поляризації, має електрохімічну природу.

Запропоновано аналітичну схему, за допомогою якої незалежність швидкості іонізації заліза від потенціалу можна пояснити з використанням електрохімічних закономірностей. Показано, що незалежність швидкості іонізації заліза в області значних катодних поляризацій пов‘язана зі зміною складу приелектродного шару електроліту. Завдяки одночасному зміщенню в одному і тому ж напрямку накладеного потенціалу і відповідної анодної поляризаційної кривої спостерігається компенсаційний ефект, який проявляється як незалежність струму іонізації від потенціалу. Показано задовільне співпадання розрахунків зроблених за допомогою аналітичної побудови із експериментальними даними отриманими фотоколориметричним методом.

Одержано кількісне співвідношення, згідно якого в умовах катодного виділення водню при значних густинах струму РН на межі розподілу електрод/електроліт змінюється з потенціалом за лінійним законом. Згідно отриманого рівняння РН на межі розподілу зростає на одиницю при зміщенні потенціалу на 0,059 В у більш негативному напрямку.

Запропоновано метод оцінки PHS на межі розподілу метал/електроліт, який базується на аналізі кривих спаду потенціалу після вимкнення катодного струму. Згідно запропонованого методу експериментально перевірено і підтверджено положення про лінійну зміну PHS при зміні катодного потенціалу.

Для визначення впливу газовиділення на аномальне розчинення заліза, було проведено вивчення цього явища в кислих розчинах, що вміщували перекис водню Визначено умови, при яких у кислих розчинах перекису водню залізо знаходиться у активному стані і при яких вдається спостерігати незалежність швидкості іонізації заліза від потенціалу при катодній поляризації. Показано, що, як і в чистих розчинах кислоти, у присутності перекису водню незалежність швидкості іонізації металів при зміні потенціалу електрода в напрямку негативних значень досягається завдяки компенсуючому зміщенню анодної кривої у тому ж напрямку.

Бик М.В., Чмиленко М.А., Ткаленко Д.А., Ткаленко М.Д., Присяжний В.Д. “Гідроксидні теорії” та альтернативні уявлення про участь гідроксидних іонів в анодному розчиненні металів// Вісник львівського університету Серія хімічна. - 2002. - Вип. 42, Ч.2. - С.78-81.

Дисертанту належить аналіз літературних даних, участь у написанні статті.

Бык М.В., Ткаленко Д. А., Ткаленко М.Д., Коломиец А.В. Термодинамический подход к описанию зависимости скорости анодного растворения металлов подгруппы железа от РН электролита// Вопросы химии и химической технологии. - 2002. - №2. - С. 70-72.

Дисертанту належить постановка та проведення експерименту, обробка результатів.

Бик М.В., Ткаленко Д.А., Ткаленко М.Д. Вплив гідроксидних іонів на електрохімічне руйнування металів підгрупи заліза у лужних середовищах// Фізико-хімічна механіка матеріалів. - 2003. - №3. - С. 120-122.

Дисертанту належить проведення експериментальних досліджень, формулювання висновків по роботі.

Бык М.В., Ткаленко Д.А., Ткаленко М.Д., Присяжный В.Д. Влияние анионного состава электролитов на процесс анодного растворения металлов подгруппы железа// Доповіді НАН України. - 2003. - №11. - С. 132-136.

Дисертанту належить проведення експериментальних досліджень, підбір та аналіз літературних даних, участь у написанні статті.

Бык М.В., Ткаленко Д.А., Ткаленко М.Д. Об участии гидроксидных ионов в анодном растворении металлов в водных растворах электролитов// Защита металлов. - 2004. - Т 40, №3. - С. 321-324.

Дисертанту належить підбір та аналіз літературних даних, участь у написанні статті.

Ткаленко Д.А., Бик М.В., Присяжний В.Д., Ткаленко М.Д. Співвідношення між потенціалом та РН на межі розподілу електрод/електроліт в умовах катодної поляризації// Доповіді НАН України. - 2004. - №9. - С. 144-149.

Дисертанту належить підбір та аналіз літературних даних, участь у написанні статті.

Ткаленко Д.А., Бик М.В., Присяжний В.Д., Гарбуз В.М. Електрохімічне трактування аномального “хімічного розчинення” металів у водних розчинах електролітів// Доповіді НАН України. - 2004. - №10. - С. 153-157.

Дисертанту належить участь у формулюванні та доведенні гіпотези електрохімічної природи “аномального розчинення металів”.

Bick М.V., Tkalenko D.A., Garbuz V.M. The alternative approach to the description of hydroxide ions influence on anode dissolution rate of metals (Fe, Co, Ni)// 55th Annual Meeting International Society of Electrochemistry. - Thessaloniki (Greece).- 2004. - P. 97.

Дисертанту належить аналіз існуючих та власних експериментальних даних, участь у написанні тез.

Tkalenko D.A., Bick М.V., Garbuz V.M. Correlation between potential of metal and PH near metal surface during cathode corrosion protection// 55th Annual Meeting International Society of Electrochemistry. - Thessaloniki (Greece).- 2004. - P. 114.

Дисертанту належить аналіз літературних даних та виведення рівняння, що пов‘язує зміни PHS приелектродного шару з потенціалом електрода.

Бик М.В. Корозійна та електрохімічна поведінка заліза в присутності перекису водню// ІІ Всеукраїнська конференція молодих вчених з актуальних питань хімії. - Дніпропетровськ. - 2004. - С. 128.

Дисертанту належить проведення експериментальних досліджень, оформлення тез, виступ на конференції.

Бик М.В., Ткаленко Д.А., Вишневська Ю.П. Про граничні струми виділення водню з водних розчинів електролітів// Фізико-хімічна механіка матеріалів (Спецвипуск “Проблеми корозії та протикорозійного захисту матеріалів”).- 2006. - №5. - С. 222-226.

Дисертанту належить отримання та аналіз експериментальних даних, формулювання висновків, виступ на конференції.