Электрохимическая коррозия стали в фероксидном реагенте

Ферроксильный реагент представляет собой смесь: 1. Водного раствора гексацианоферрата (III) калия K3[Fe(CN)6] (общеизвестного как феррицианид калия) с концентрацией около 1%. С ионами Fe2+ он образует темно-синий цвет, полученный из сложной комбинации, называемой синим Тернбулла: 3Fe2++2[Fe(CN)6]3-? Fe3 [Fe(CN)6] 2 2. Спиртовой раствор фенолфталеина с концентрацией около 1%. В щелочной среде индикатор окрашивается в цвет от розового до малинового (в зависимости от рН раствора). 3. Водный раствор хлорида натрия NaCl с концентрацией примерно 3%, создающий агрессивную среду.

До 100 см³ раствора поваренной соли, добавить 1-2 см³ каждый из оставшихся растворов и подогрейте смесь. Затем добавляем 3-5 г желатина, что позволит получить более выраженные экспериментальные эффекты (испытания можно проводить и без этой добавки). После растворения желатина вылейте раствор на плоскую поверхность (например, чашку Петри) и поместите в него предварительно приготовленные образцы. В первом опыте мы будем наблюдать действие ферроксильного реагента на стальные гвозди в сочетании с другими металлами: цинком и медью. — не забудьте тщательно очистить поверхность перед экспериментом (фото 1). Наполнив чашку Петри жидкостью (фото 2), опустите в нее гвозди, обмотанные цинковой пластиной и медной проволокой (фото 3). Практически сразу появляются первые признаки коррозии (фото 4) — возле ногтей раствор начинает синеть и розоветь.

Коррозия стали в фероксидном реагенте

Через несколько часов изменения полностью видны (фото 5 и 6). Розовым цветом обозначены места появления ионов гидроксида – это так называемые катодные области (восстанавливают растворенный в воде кислород): (+) Катод: O₂ + 2H₂О + 4е^— — 4ОН^— Синим и зеленым цветами (продукты дальнейших превращений ионов железа) отмечены области появления катионов Fe.²⁺. Эти участки называются анодными — они окисляют и разрушают металл 🙁—) Анода: Fe⁰ — Fe²⁺ + 2e^— Поверхность гвоздя, соединенная с цинковой пластиной, является катодной зоной и не повреждается. Как более активный металл, цинк защищает железо и сам разлагается — образующееся соединение цинка имеет белый цвет и едва различимо. На поверхности гвоздя, соединенного с медной проволокой, образуются сине-зеленые отложения соединений железа. Они отмечают участки повышенного износа стали. Катодная область (розовый цвет) находится вблизи меди, которая является менее активным металлом, чем железо.

Коррозия стали в фероксидном реагенте

В следующем эксперименте мы будем использовать два гвоздя, один из которых будет механически обработан – согнут (фото 7). Также в этом случае через короткое время проявляются явные признаки коррозии (фото 8 и 9). Согнутый гвоздь корродирует именно в поврежденном месте (зона анода), а второй — возле лезвия (тоже подвергается механической обработке). Возле головок имеются катодные области розового цвета. Повышенная коррозия поврежденных фрагментов стальных предметов обусловлена ​​локальным нарушением кристаллической структуры металла.

Коррозия в капле

Следующий тест проводят на поверхности стальной пластины, с помощью пипетки нанося большую каплю фероксидного реагента (фото 10 и 11). Первые признаки коррозии быстро проявляются в виде синего пятна в центре капли (фото 12). О развитии коррозии свидетельствует окраска поверхности стальной пластины — красноватая на периферии капли фероксида и сине-зеленая в ее центре (фото 13). Через некоторое время сталь покрывается коричневой ржавчиной (фото 14).

Коррозия стали в фероксидном реагенте

Проведенный эксперимент свидетельствует об определенном парадоксе коррозионного процесса — в местах повышенного доступа кислорода (ободка капли) появляются катодные области (розовый цвет), где железо не разрушается. С другой стороны, в местах с малым доступом этого газа происходит повышенная коррозия стали (анодные участки), что объясняется, например, тем, что резьба винтов «прикипает». Результаты всех экспериментов представлены на фото 15.