fyzikální chemie Základy Martin Dostál, 2010, 2013 (21.12.2010, 18.12.2013) Ústav procesní a zpracovatelské techniky České vysoké učení technické v Praze Fakulta strojní, Technická 4, 166 07 Praha 6

Termochemie

Termochemie se zabývá tepelnými projevy doprovázejícími různé chemické reakce, ale i teplenými projevy při fázových přeměnách či při přípravě a úpravách roztoků (rozpouštěcí a zřeďovací teplo). Termochemie Zaměříme-li se na chemické reakce probíhající při konstantním tlaku, pak je teplo doprovázející chemickou reakci rovno změně entalpie (jinak je tomu za konstantního objemu). Množství tepla pak dále závisí na Reakci Množství zreagovaných látek Tlaku a teplotě

Termochemie endotermická exotermická Standardní reakční entalpie (Reakční teplo libovolné chemické reakce) Standardní slučovací entalpie (Reakční teplo slučovací reakce, tj. reakce při níž vzniká 1 mol sloučeniny přímo z prvků) Standardní spalná entalpie (Reakční teplo spalné reakce při níž se sloučil 1 mol sloučeniny s kyslíkem za vzniku nejstabilnějších oxidů prvků v látce obsažených) Spalné teplo (Spalná entalpie přičemž produktem je H20(l)) Výhřevnost (Spalná entalpie přičemž produktem je H20(g))

Termochemie H2(g) N2(g) 31 O2(g) 32 C(s) CO(g) -110,5 CO2(g) -393,5 46 N2(g) 31 O2(g) 32 C(s) CO(g) -110,5 CO2(g) -393,5 46 CH4(g) -74,8 56 H2O(g) -241,8 35 H2O(l) -285,8 75 Termochemie

Standardní reakční entalpie Termochemie

Standardní reakční entalpie Termochemie Termochemické zákony Lavoisier Hess

Výhřevnost metanu Termochemie CO2(g) -393,5 CH4(g) -74,8 H2O(g) -241,8

Výhřevnost metanu Termochemie

Teplota plamene methanu Termochemie

Teplota plamene methanu Termochemie

Kirchhoffova rovnice Termochemie Výpočet reakční entalpie při jiné teplotě

Kirchhoffova rovnice Termochemie Výpočet reakční entalpie při jiné teplotě

Termodynamika entropie, druhá věta termodynamická, spontánnost dějů

Druhá věta termodynamická je věta vyjadřující speciální postavení tepla mezi různými formami energie, zavádí směr plynutí času a pomáhá nám při studiu nevratných procesů. Pro určení směru vývoje termodynamických systémů zavádíme veličinu nazývanou entropie S s následujícími vlastnostmi. Entropie je aditivní stavová funkce (veličina). 2. Při vratných procesech v uzavřeném systému můžeme vyjádřit změnu entropie jako 3. Při nevratných procesech v izolovaném systému platí Termodynamika Rudolf Clausius(1822-1888) v roce 1865 Třetí věta termodynamická Entropie ideálního krystalického stavu čisté látky při absolutní nulové teplotě je nulová (Planck, Nernst).

Tepelné stroje Termodynamika Přeměna tepla na práci (a naopak)? http://cs.wikipedia.org Sadi Carnot (1796-1832) Absolutní teplotní stupnice

Termodynamika Druhá věta termodynamická http://cs.wikipedia.org Žádný periodicky pracující tepelný stroj nemůže konat práci bez rozdílu teplot (Carnot). Není možné sestrojit periodicky pracující stroj, který by nezpůsoboval jiných změn než, že by produkoval práci odnímáním ekvivalentního množtví tepla ze zdroje o stálé teplotě  není možné sestrojit perpetuum mobile druhého druhu (Thompson, Planck). Je nemožné sestrojit cyklicky pracující stroj, který by pouze převáděl teplo z tělesa chladnějšího na těleso teplejší (Clausius). Termodynamika Max Planck(1858-1947) Sadi Carnot (1796-1832 Benjamin Thompson (1753-1814) Rudolf Clausius(1822-1888) http://cs.wikipedia.org

Spontánní děje Termodynamika V izolovaném systému probíhají děje spontánně když ... Spontánní děje Termodynamika v uzavřeném systému p=konst., T=konst.

Spontánní děje Termodynamika V izolovaném systému probíhají děje spontánně když ... Spontánní děje Termodynamika v uzavřeném systému V uzavřeném systému pro izobaricko-izotermické děje Josiah Gibbs (1839-1903), http://cs.wikipedia.org Gibbsova energie (volná entalpie)

Ideální plyn Termodynamika

Jak pro chemické reakce? Termodynamika Standardní molární entropie Gibbsova slučovací energie CO(g) -110,5 0,19756 -137,1 CH4(g) -74,8 0,18615 -50,8 H2O(g) -241,8 0,18871 -228,6

Parní reforming Termodynamika CO(g) -110,5 0,19756 -137,1 CH4(g) -74,8 Reakce neprobíhá spontánně CO(g) -110,5 0,19756 -137,1 CH4(g) -74,8 0,18615 -50,8 H2O(g) -241,8 0,18871 -228,6 H2(g) ? 0,13057

Spalování metanu Termodynamika CO2(g) -393,5 0,21360 -394,4 CH4(g) Probíhá reakce spontánně? Reakce probíhá spontánně! CO2(g) -393,5 0,21360 -394,4 CH4(g) -74,8 0,18615 -50,8 H2O(g) -241,8 0,18871 -228,6 O2(g) ? 0,20503

Technické diagramy Termodynamika

Technické diagramy Termodynamika http://en.wikipedia.org/wiki/File:TS-Wasserdampf_engl.png http://en.wikipedia.org/wiki/File:Temperature-entropy_chart_for_steam,_US_units.svg

Technické diagramy Termodynamika http://en.wikipedia.org/wiki/File:Mollier_enthalpy_entropy_chart_for_steam_-_US_units.svg http://en.wikipedia.org/wiki/File:Pressure-enthalpy_chart_for_steam,_in_US_units.svg

Reakční kinetika

Reakční kinetika Rychlost látkové přeměny složky A, B, ... Reakční rychlost v jednotkovém objemu (reakční rychlost)

Reakční kinetika Reakční rychlost Kinetická rovnice Reakci Teplotě Koncentraci reagujících látek Přítomnosti katalyzátoru Řád chemické reakce vzhledem ke složce i Kinetická rovnice Rychlostní kontanta

Reakční kinetika Kinetická rovnice - 75,4 I 54,4 Pt 48,6 Elementární reakce Obecné reakce Paralelní (bočné) Následné (řetězové) Zvratné (rovnovážné) Rychlostní konstanta Aktivační energie Preexponenciální faktor - 75,4 I 54,4 Pt 48,6 kataláza (katalasa) 23,0 Katalýza Homogenní Heterogenní Enzymatická

Reakční kinetika Reakce prvního řádu Odhad řešení Obecné řešení Počáteční podmínka

Reakční kinetika Rovnovážné reakce Kinetické kritérium rovnováhy

Reakční kinetika Rovnovážná konstanta Jsou tyto konstanty na sobě nezávislé? (ideální plyn) Typické úlohy Určení rovnovážné konstanty Určení rovnovážného složení

Reakční kinetika Rovnovážná konstanta

Reakční kinetika Ovlivnění rovnováhy Teplotou Tlakem Přímým zásahem do reakční směsi Soustava nikdy samovolně nevystoupí ze stavu rovnováhy. Z rovnováhy může být vychýlena pouze vnějším zásahem. Pokud se tak stane, začnou v ní probíhat samovolně děje (reakce), které vedou k obnovení stavu rovnováhy. LeChatelierův princip akce a reakce

Fázové rovnováhy

Fázové rovnováhy Základní pojmy Stav fázové rovnováhy je stav rovnováhy nastávající v heterogenních systémech, tj. systémech obsahujících více fází. Zabývá se tedy podmínkami za nichž mohou koexistovat současně jednotlivé fáze v soustavě. Na základě závěrů klasické termodynamiky již víme, že při konstantním tlaku a teplotě nástává rovnovážný stav při minimální hodnotě Gibbsovy energie celé soustavy (tj. dG=0). Fázové rovnováhy Základní pojmy Fázová rovnováha, koexistující fáze (makroskopický pohled) Fázový přechod Bod varu, tání a tuhnutí (normální bod ...) Tlak nasycených par (tlak par, které jsou při dané teplotě v rovnováze s kapalnou fází či tuhou fází) Rosný bod (teplota při níž začne některá ze složek kondenzovat) Trojný bod Fázový diagram (grafické vyjádření) Gibbsův zákon fází (v rovnováze) Počet fází Počet složek Počet stupňů volnosti (T, p, ci)

Fázový diagram vody Fázové rovnováhy jednosložkový systém http://en.wikipedia.org/wiki/File:Phase-diag2.svg

Fázový diagram vody Fázové rovnováhy jednosložkový systém http://www.lsbu.ac.uk/water/phase.html

Fázová rovnováha Fázové rovnováhy v jednosložkovém systému (kvantitativní relace) Clapeyronova rovnice

Fázová rovnováha Fázové rovnováhy v jednosložkovém systému (kvantitativní relace)

Fázová rovnováha l-g Fázové rovnováhy v jednosložkovém systému (kvantitativní relace) Clausius-Clapeyronova rovnice

Fázová rovnováha l-g Fázové rovnováhy integrace Clausius-Clapeyronovy rovnice Augustova rovnice Ernst Ferdinand August (1795-1870) http://en.wikipedia.org/wiki/Antoine_equation Antoineova rovnice Ch. Antoine

Fázová rovnováha l-g Fázové rovnováhy v jednosložkovém systému (kvantitativní relace) Antoineova rovnice, tlak nasycených par

Rosný bod Fázové rovnováhy Spočítejme rosný bod vlhkého vzduchu obsahuje-li 15% objemových vodní páry při tlaku 101325 Pa.

Fázová rovnováha Fázové rovnováhy dvousložkový systém Fázový diagram Izobarický Izotermický Roztok je každá fáze, která obsahuje více jak jednu složku. Roztok může být tuhý, kapalný či plynný. Rozpouštědlo je ... Látka, která je vzhledem k ostatní v nadbytku. Kapalná látka v případě, žeostatní jsou tuhé. Látka s nižším bodem varu. Jakákoliv látka v systému. Mísitelnost Dokonale mísitelné Omezeně místitelné (nasycený roztok) Nemísitelné

Fázová rovnováha Fázové rovnováhy dvousložkový systém http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Diagramm_phasen.jpg http://cs.wikipedia.org/wiki/Soubor:Diagramm_slouceniny_CZ.jpg

Fázová rovnováha Fázové rovnováhy dvousložkový systém (neomezeně mísitelný v kapalné i tuhé fázi) složení kapalné fáze složení tuhé fáze množství kapalné fáze množství tuhé fáze

Fázová rovnováha Fázové rovnováhy dvousložkový systém (nemísitelný v tuhé fázi) křivka rozpustnosti křivka tuhnutí nejnižší teplota při níž se ještě může objevit kapalná fáze

Fázová rovnováha Fázové rovnováhy dvousložkový systém kapalina-plyn tj. volbou tlaku a teploty je jednoznačně určeno ... William Henry (1775-1836) http://www.britannica.com/EBchecked/topic/261411/William-Henry Graf @Radek Šulc

Fázová rovnováha Fázové rovnováhy dvousložkový systém kapalná-kapalná složka François-Marie Raoult (1830-1901) Pro http://www.britannica.com/EBchecked/topic/491336/Francois-Marie-Raoult?anchor=ref119190 François-Marie Raoult (1830-1901)

Fázová rovnováha Fázové rovnováhy dvousložkový systém kapalná-kapalná složka Bod varu Složení plynné fáze Například pro tj. páry jsou bohatší na ...

Fázová rovnováha Fázové rovnováhy dvousložkový systém kapalná-kapalná složka Raoultův zákon

Fázová rovnováha Fázové rovnováhy dvousložkový reálný systém kapalná-kapalná složka Záporné odchylky od Raoultova zákona Aktivitní součinitel Kladné odchylky od Raoultova zákona Azeotropické chování s minimem a maximem bodu varu

Disociace a iontové rovnováhy

Disociace ↔ Elektrický proud Reakce probíhající v reálných roztocích se od rovnovážných procesů probíhajících v jedné fázi odlišují tím, že na sebe působí molekuly rozpouštědla a rozpuštěných látek. Důležitou skupinu rozpuštěných látek tvoří elektrolyty – látky, které působením rozpouštědla či při jejich tavení disociují na elektricky nabité částice, ionty, jejichž prostřednictvím vedou elektrický proud. Disociace a iontové rovnováhy ? Disociace ↔ Elektrický proud Disociace Termická Elektrolytická (vlivem účinků polárního rozpouštědla, solvatace, hydratace) http://en.wikipedia.org/wiki/Michael_Faraday Obrázek @Radek Šulc Michael Faraday (1791-1867)

Elektrolyty Disociace a iontové rovnováhy Rovnovážný stupeň disociace Silné elektrolyty Slabé elektrolyty Rovnovážná disociační konstanta

Slabé elektrolyty Disociace a iontové rovnováhy Analytická koncentrace Ostwaldův zřeďovací zákon http://en.wikipedia.org/wiki/Wilhelm_Ostwald Friedrich Wilhelm Ostwald (1853-1932)

Kyseliny a zásady Disociace a iontové rovnováhy Arrhenius Vodné roztoky ... Brønsted, Lowry Kyselina je látka schopná jiné látce poskytnout proton (odštěpit). Zásada je látka schopná proton přijmout. Zásada (báze) Protolytický systém Kyselina http://en.wikipedia.org/wiki/Svante_Arrhenius http://en.wikipedia.org/wiki/Bronsted http://en.wikipedia.org/wiki/Thomas_Martin_Lowry http://en.wikipedia.org/wiki/Gilbert_N._Lewis Acidobazické reakce Lewis Kyselina je látka schopná přijmout elektronový pár k vytvoření kovalentní chemické vazby. Zásada je látka schopná pár poskytnout.

Disociace vody Disociace a iontové rovnováhy Obrázek @Radek Šulc

Hydrolýza solí Disociace a iontové rovnováhy interakce mezi ionty disociované soli a vodou Zásaditá reakce slabá kyselina silná zásada Kyselá reakce slabá zásada silná kyselina Neutrální reakce silná zásada silná kyselina

Reálné roztoky Disociace a iontové rovnováhy a teorie iontových oblaků Aktivitní součinitel Aktivita (efektivní koncentrace) Analytická koncentrace Peter Debye(1884-1966) Erich Hückel (1896-1980) Lars Onsager (1903-1976) http://en.wikipedia.org/wiki/Lars_Onsager http://en.wikipedia.org/wiki/Onsager_reciprocal_relations http://en.wikipedia.org/wiki/Peter_Debye http://en.wikipedia.org/wiki/Erich_H%C3%BCckel http://en.wikipedia.org/wiki/Debye%E2%80%93H%C3%BCckel_theory Graf @Radek Šulc

?! ?! Výpočet pH Disociace a iontové rovnováhy Spočítejme pH vodného roztoku kyseliny chlorovodíkové o koncentraci 3.10-3 mol.l-1. ?! Spočítejme pH vodného roztoku kyseliny octové (CH3COOH) o koncentraci 3.10-3 mol.l-1. Její disociační konstanta je při 25˚C rovna 1,75.10-5. ?!

Elektrochemie Obrázky @Radek Šulc

Elektrochemie se zabývá elektrickými a energetickými jevy, které probíhají v elektrolytech či elektrodách, protéká-li jimi elektrický proud. Elektrochemie Vodiče První třídy Vodiče elektronové, jejich elektrický odpor se vzrůstající teplotou vzrůstá. Druhé třídy Vodiče iontové, elektrolyty. Se vzrůstající teplotou jejich odpor klesá (roste jejich vodivost). Se vzrůstající koncentrací ... Elektrody Měrný elektrický odpor Měrná elektrická vodivost Katoda (redukce) Anoda (oxidace) Elektrony do soustavy přivádíme Elektrony ze soustavy odvádíme Oxidačně-redukční děje

Oxidačně-redukční děje Elektrochemie Elektrochemický článek Na základě spontánně probíhajících oxidačních a redukčních dějů dochází k přenosu elektronů, toku elektrického proudu, přes zátěž. Elektrolytický článek Tokem elektrického proudu, tj. tokem elektronů, z vnějšího zdroje dochází k elektrochemických změnám na elektrodách a v elektrolytu. Elektrodové děje jsou děje probíhající na rozhraní mezi elektrodou a elektrolytem, na tzv. poločlánku. Elektrické napětí poločlánku Méně ušlechtilý kov nelze přímo změřit - + - Elektrolytický rozpouštěcí tlak + - + Osmotický tlak - + Méně ušlechtilý kov Elektrická dvojvstva - + Ušlechtilý kov

Elektrochemická řada napětí Elektrochemie Standardní vodíková elektroda Elektrodový potenciál Platinová elektroda potažená platinovou černí (získá se elektrolytickým vyloučením Pt z chloridu platiničitého), která má velký měrný povrch. Elektroda je ponořena do koncentrované H2SO4 či HCL s jednotkovou aktivitou iontů (1 mol.l-1) za standardních podmínek, tj. 25°C a 101325 Pa (např. HCl 1,2 mol.l-1). Elektroda je sycena a probublávána plynným vodíkem. Standardní redukční elektrodové potenciály

Elektrochemická řada napětí Elektrochemie Méně ušlechtilé kovy Více se rozpouští Větší reaktivita Čím snadněji se rozpouští, tím snadněji uvolňuje elekrony a tím snadněji oxiduje. Elektrony jsou odváděny na katodu přes vnější zátěž. O X I D A C E A N O D A Více ušlechtilé kovy Méně se rozpouští Menší reaktivita Kationty více ušlechtilého kovu jsou vytěsnovány z roztoku kationty méně ušlechtilého kovu, který se více rozpouští. Zde jsou elektrony spotřebovávány. R E D U K C E K A T O D A Rovnovážné napětí článku

Nernstova rovnice Elektrochemie Walther Hermann Nernst (1864-1941) http://en.wikipedia.org/wiki/Walther_Nernst tj. rovnovážné napětí na elektrochemickém článku je dáno ...

Daniellův článek Elektrochemie primární článek (nevratný proces) John Frederic Daniell (1790-1845) http://en.wikipedia.org/wiki/John_Frederic_Daniell

Daniellův článek Elektrochemie primární článek (nevratný proces)

Polarizace elektrod Elektrochemie Depolarizace Daniellův článek vyjadřuje změnu rovnovážného napětí způsobenou průchodem elektrického proudu Daniellův článek Polarizace je ovlivněna rychlostí transportu iontů během reakce (koncentrační), rychlostí přenosu elektronů mezi ionty (elektrochemická) či rychlostí probíhajících chemických změn na elektrodách (chemická) Depolarizace je proces odstaňující příčiny polarizace (proces, depolarizátory) míchání roztoku chemická vazba látek způsobujících polarizaci (například oxidace vodíku v Leclancheově článku pomocí burelu MnO2 na vodu)

Koncentrační článek Elektrochemie

Koncentrační článek Elektrochemie

Leclancheův článek Elektrochemie primární článek (nevratný proces) Georges Leclanché (1839-1882) salmiak http://en.wikipedia.org/wiki/Leclanch%C3%A9_cell http://en.wikipedia.org/wiki/Georges_Leclanch%C3%A9 Ilustrace Leclancheova článku z roku 1919 (patentován 1866). burel

Olověný akumulátor Elektrochemie sekundární článek (vratný proces) Oxidace (anoda) Redukce (katoda) Vylučuje se na povrchu elektrod (sulfatizace!)

Olověný akumulátor Elektrochemie sekundární článek (vratný proces) Redukce (katoda) Oxidace (anoda)

Palivový článek Elektrochemie kyslíkovodíkový článek PEM dovolí průchod pouze kladně nabitých iontů vodíku. Elektrony musí přes ...

Elektrolytický článek Elektrochemie Elektrochemický článek Na základě spontánně probíhajících oxidačních a redukčních dějů dochází k přenosu elektronů, toku elektrického proudu, přes zátěž. Elektrolytický článek Tokem elektrického proudu, tj. tokem elektronů, z vnějšího zdroje dochází k elektrochemických změnám na elektrodách a v elektrolytu. Připojením vnějšího napětí ze zdroje, které je větší než napětí rovnovážné, dojde vlivem toku elektrického proudu (toku elektronů) k vyvolání chemických změn v elektrolytu a na elektrodách. Elektrolýzou nazýváme rozklad látky působením elektrického proudu. Příprava důležitých látek H2, O2, NaOH, Cl2, Al Elektrolytické pokovování Elektrometalurgie – výroba a čištění surových látek Ochrana životního prostředí - elektroflotace

Elektrolytický článek Elektrochemie Faradayův zákon

Elektrolýza vody Elektrochemie Elektrolýza okyselené vody Redukce (katoda) Oxidace (anoda) Redukce (katoda) Oxidace (anoda)

Elektrochemická řada napětí Elektrochemie Méně ušlechtilé kovy Více se rozpouští Větší reaktivita Čím snadněji se rozpouští, tím snadněji uvolňuje elekrony a tím snadněji oxiduje. Elektrony jsou odváděny na katodu přes vnější zátěž. O X I D A C E A N O D A Více ušlechtilé kovy Méně se rozpouští Menší reaktivita Kationty více ušlechtilého kovu jsou vytěsnovány z roztoku kationty méně ušlechtilého kovu, který se více rozpouští. Zde jsou elektrony spotřebovávány. R E D U K C E K A T O D A Elektrolytický článek Čím je reaktivnější, tím snadněji elektrony přijímá a tím snadněji redukuje. Elektrony jsou přiváděny z vnějšího zdroje. R E D U K C E K A T O D A O X I D A C E A N O D A

Elektrolytický článek Elektrochemie Elektrolýza vodných roztoků R E D U K C E K A T O D A O X I D A C E A N O D A

Elektrolytický článek Elektrochemie Elektrolýza vodných roztoků R E D U K C E K A T O D A O X I D A C E A N O D A

Elektrolytický článek Elektrochemie Elektrolýza vodných roztoků R E D U K C E K A T O D A O X I D A C E A N O D A Elektrolýza taveniny Rtuťová elektroda

Elektrolytický článek Elektrochemie Elektrolýza vodných roztoků Obrázky @ Radek Šulc

Elektrolytický článek Elektrochemie Elektrolýza vodných roztoků Potravinářství – rafinace cukrů, olejů, tuků Papír a celulóza Syntetické detergenty Výroba pitné vody a čištění odpadních vod Organická rozpouštědla Linoleum Anorganické chemikálie – kyselina chlorovodíková Neželezná metalurgie – extrakce a rafinace vzácných zemin a drahých kovů Pesticidy a insekticidy PVC – izolace vodičů, konstrukční materiály, antikorozní materiály Plasty, pryže, elastomery @ Radek Šulc

Elektrolytický článek Elektrochemie Obrázky @ Radek Šulc

Elektrolytický článek Elektrochemie Jaký je denní výkon elektrolyzéru při výrobě hliníku elektrolýzou Al2O3 prochází-li elektrolyzérem proud 240 kA (plocha elektrod je 20 m2).

Coulometr Elektrochemie na třaskavou směs čili vodní coulometr Jaký náboj prošel coulometrem za 3600 s došlo-li za tuto dobu k vyloučení 1,74 ml třaskavé směsi (vodík a kyslík) při teplotě 0˚C a tlaku 101325 Pa?

Koroze Je samovolné znehodnocování materiálů, které vzniká vzájemným působením materiálu a prostředí. Projevuje se ve změnách struktury, vzhledu, pevnosti, hmotnostních a objemových úbytcích. Obrázky @Radek Šulc

Oduhličení oceli je příkladem chemické koroze Q/A: Koroze Oduhličení oceli kyslíkem (oxidační prostředí) probíhající za vyšších teplot. Vliv na mechanické vlastnosti a plynné zplodiny. Koroze (podle druhu napadení materiálu) Rovnoměrná Nerovnoměrná (důlková, bodová, lamelární, mezikrystalová a transkrystalová, selektivní) Koroze (podle korozního děje) Chemická Elektrochemická Ostatní (kavitace, biologická) @Radek Šulc Koroze (podle reakčního prostředí) V elektricky nevodivých prostředích kapalných, plynných (oxidující plyny, redukující plyny, vodíková koroze, křehnutí oceli, …) V elektricky vodivých prostředích v roztocích elektrolytů, v taveninách elektrolytů, v ionizovaných plynech

Vodíková křehkost ocelí je způsobena difuzí atomárního vodíku do oceli za normálních teplot (do 200°C) Q/A: Koroze Vodík je nejvýznamnější redukční prostředí (výroba vodíku, výroba benzínů, parní reforming, galvanické pokovování, …). Atomární vodík vzniklý disociací H2 (je velice malý) za normální teploty difunduje do materiálu, kde se může spojovat do větších molekul H2. Vzniká tlak, pnutí, praskání, … Projevuje se zejména při zchladnutí zařízení, protože klesá rozpustnost vodíku v oceli a ten se uvolňuje v plynné formě (praskání ocelí i za nízkých teplot, křehnutí oceli za nízkých teplot … kolejnice). @Radek Šulc

Při hydrogenačních procesech prováděných za vysoké teploty (nad 550°C) dochází ke korozi zařízení v důsledku oduhličení oceli vodíkem Q/A: Koroze Při hydrogenačních procesech se používají speciální legované oceli, které nejsou náchylné k oduhličení. Metan nemůže difundovat z oceli … hromadí se, zvyšuje se tlak a dochází ke vzniku puchýřů a trhlin. @Radek Šulc

Rychlost koroze je možné vyjádřit v jednotkách … Q/A: Koroze Při rovnoměrné korozi … rychlost úbytku tloušťky @Radek Šulc

Koroze kovu v elektricky vodivém prostředí může probíhat pouze tehdy probíhá-li současně redukční děj Q/A: Koroze @Radek Šulc Poznámka: Katodou může být i roztok, pokud v něm probíhají reakce, které spotřebovávají elektrony (katodická reakce). Příkladem je koroze oceli v prokysličené vodě.

Při pasivaci materiálu vznikají korozní produkty, které tvoří nepropustnou kompaktní vrstvu pevně ulpívající na povrchu Q/A: Koroze Pasivace spočívá v umělém vytvoření ochranné vrstvy (oxidy, fosforečnany, chromany) … fosfátování (reakce s H3PO4), chromátování (s H2CrO4), černění (vrstva oxidů reakcí s NaOH), eloxování (elektrochemická anodická oxidace Al). Přirozená pasivace je založena na přirozeném vytvoření této vrstvy, například Pb se rozpouští v H2SO4 a vytvoří odolnou vrstvu PbSO4. @Radek Šulc

Chemická koroze je způsobována chemickými reakcemi v elektricky nevodivých prostředích, tj. bez přítomnosti elektolytů Q/A: Koroze @Radek Šulc

Korozní procesy je možné snížit (zpomalit) přídavkem inhibitorů, které zvyšují aktivační energii korozního děje Q/A: Koroze Princip působení Blokace aktivních míst povrchu (fyzikální inhibice) oktadecylamin, formaldehyd, urotropin Vytvoření pasivační vrstvy (chemická inhibice) křemičitany, fosforečnany, chromany Místo působení Anodické inhibitory polyfosforečnany, chromany, dusitany, křemičitany Katodické inhibitory oktadecylamin, formaldehyd, urotropin @Radek Šulc http://cs.wikipedia.org/wiki/Inhibitor_koroze

Korozní koncentrační článek vzniká na potrubí v důsledku toho, že potrubí prochází místy s rozdílnou koncentrací složek půdního elektrolytu Q/A: Koroze @Radek Šulc

Při které kombinaci kovů vzniká korozní článek, v němž bude železo Fe korodovat? Fe-Cu Q/A: Koroze … a co Fe-Zn? @Radek Šulc

Katodická ochrana obětovanou elektrodou je založena na vzájemném spojení chráněného materiálu s méně ušlechtilým kovem. Při jaké kombinaci kovů bude železo chráněno? Fe-Zn Q/A: Koroze @Radek Šulc

Podstatou aktivní katodické ochrany kovového potrubí je připojení chráněného potrubí k zápornému pólu zdroje stejnosměrného proudu Q/A: Koroze @Radek Šulc

Důlková koroze Koroze … Materiál: @Radek Šulc, ÚKMKI VŠCHT Materiál: austenitická korozivzdorná ocel 7FeCr18Ni12Mo2Ti Předmět: trubka (průměr 25 mm, tloušťka stěn 3 mm) Prostředí roztok FeCl3 o koncentraci 6 g/l ; doba expozice = 72 h

Mezikrystalová koroze Koroze … Materiál: austenitická korozivzdorná ocel 12FeCr18Ni9 Předmět: mechanicky namáhaný pásek o rozměrech 20 x 70 mm a tloušťce 4 mm Prostředí 100 ml konc. H2SO4 + 100 g CuSO4.5H2O doplněno na objem 1000 ml destilovanou vodou, Cu hobliny, var; zkouška dle ASTM A 708, Vol. 03-02; doba expozice = 24 h @Radek Šulc, ÚKMKI VŠCHT

Konstrukční řešení … Koroze … @Radek Šulc

Kovové a nekovové povlaky Koroze … @Radek Šulc

Kovové a nekovové povlaky Koroze … @Radek Šulc

Katodická ochrana Koroze … @Radek Šulc