Kompendium korrosjon

HIN Allmenn Maskin RA 09.01.03
Side 4 av 10
2+ -
Zn [1 M]+2e ! Zn
2+ -
og Cu [1 M]+2e ! Cu
Kobber har sterkere tendens til å ta elektroner enn sink. Kobber er derfor den positive
elektroden. Spenningsforskjellen viser seg å være 1,10 volt. Når kontakten lukkes (cellen
kortsluttet), viser voltmeteret null volt. Samtidig går det en strøm som av henger av
omsetningshastigheten ved elektrodene. Det er ikke likevekt men en nettoreaksjon slik at sink
løses opp og kobber skilles ut.
Hvis kobberelektroden erstattes av
standardhydrogenelektroden, Figur 2, vil voltmeteret vise
minus 0,76 volt. Standardhydrogenelektroden er pr.
definisjon satt til null volt. Det målte potensialet til sink
kalles normalpotensialet 3 . Byttes sinkelektroden ut med
standardhydrogenelektroden, viser voltmeteret pluss 0,34
volt, som er normalpotensialet for kobber. Differansen blir
Pt
H, 2 1 atm.
+
1 M H
Figur 2. Standard
hydrogenelektroden
da naturligvis 1,10 volt:
0,34 V-( − 0,76 V) = 1,10 V
Alle kjemiske likevekter har et sitt karakteristiske
normalpotensial, som betegnes E 0 . I kjemiske tabeller kan
man finne flere normalpotensialer.
Elektrokjemi ved korrosjon
Ved korrosjon av jern (stål) tar vi utgangspunkt i likevekten
2+ -
Fe [1 M]+2e ! Fe, E 0 =−0,447
V
Nå er det ikke 1 M Fe 2+ i løsningen, men en udefinert og mye lavere konsentrasjon 4 .
Potensialet er derfor mye lavere 5 . Jern løses opp og den anodiske reaksjonen er
Fe = Fe 2+ + 2 e - .
Ved korrosjon av jern i oksygenrikt vann er det O2 + 2 H2O = 4OH - som er katodisk reaksjon.
-
Her tar vi utgangspunkt i likevekten O 2(gass) [1 atm]+2H2O ! 4OH [1 M], E 0 =+ 0, 44 V . I
praksis er partialtrykket av oksygen ca 0,2 atm. (20%) og OH - -konsentrasjonen liten (10 -7 ved
pH=7). Potensialet er derfor mye høyere.
Drivkreftene er definitivt tilstede (lavt potensial for jernlikevekt og høye potensial for
oksygenlikevekt). Begge reaksjonene foregår mange plasser på samme elektrode (jernet), slik
at strømkretsene er fullstendig kortsluttet. Måler man potensialet på jernstykket med en
standardhydrogenelektrode, finner man et blandingspotensial av det negative og det positive,
3 Standardnormalpotensielt, dersom temperaturen er 25 °C.
4 Null i det samme jernet dyppes i vann, men ganske raskt omgis jernet av en liten mengde jernioner.
5 Det er sterkere drivkrefter til oppløsning av jern, jfr. le Chatelier’s prinsipp i kjemien.