IV.3.3 Оценка скорости коррозии металлов по анализу раствора

В процессе коррозии происходит окисление металла, при этом металл в виде катионов переходит в коррозионную среду, либо в виде труднорастворимых соединений (оксидов, гидроксидов или солей) скапливается на металлической поверхности. В первом случае определяя концентрацию катионов металла в среде можно ценить скорость коррозионного процесса. Очевидно, что по анализу раствора невозможно контролировать локальные коррозионные процессы, кроме того, метод этот метод применим только в случаях, когда образующиеся продукты коррозии растворимы в среде.

Достоинством рассматриваемого метода является то, он позволяет контролировать изменение скорости коррозионного процесса во времени, при этом не возникает необходимости извлечения образцов металла из испытательной среды. При коррозии сплавов их компоненты зачастую переходят в среду с различными скоростями (так называемое селективное растворение сплавов). Вопрос о равномерном или селективном растворении является приоритетным при исследовании коррозионных свойств того или иного сплава. Главным преимуществом метода является возможность одновременно отслеживать скорости перехода в среду всех компонентов металлического материала.

Концентрации катионов металлов, переходящих в среду в ходе коррозионного процесса, настолько малы, что определение их с использованием количественных химических методов анализа затруднительно, а зачастую просто невозможно. Поэтому при реализации рассматриваемого метода используют такие высокочувствительные инструментальные методы, как фотоколориметрия, атомно-абсорбционная спектрофотометрия и радиометрический метод.

Фотоколориметрияэтометод химического анализа, основанный на определении концентрации вещества по поглощению света растворами в видимой и ближней ультрафиолетовой области спектра.

Если исследуемый раствор не окрашен, то нему добавляют специальные вещества (индикаторы), образующие с определяемыми катионами металла растворимые окрашенные соединения. Для определения концентрации катионов металлов по данным определения поглощения света готовят эталонные растворы, т.е. растворы с заведомо известными значениями концентраций исследуемых катионов. Обычно используют 5-10 эталонных растворов различной концентрации так, чтобы была охвачена вся область возможных концентраций интересующего вещества в растворе. По эталонным растворам строят калибровочные графики – зависимости поглощения света раствором от концентрации катиона металла (рис. IV.6).

Для определения концентрации катионов металлов используют фотоэлектроколориметры (ФЭК). Принципиальная схема ФЭК по
казана на.

От источника света (обычно, лампы накаливания) свет проходит через светофильтр и попадает на призму. Светофильтр подирают таким образом, чтобы его цвет совпадал с цветом исследуемого раствора. Обычно ФЭК имеет набор из 10-15 светофильтров. Призма делит пучок на два равных пучка. Один из световых пучков пропускается через кювету с фоновым раствором. В качестве фонового раствора используют раствор, содержащий все компоненты исследуемого раствора за исключением определяемых катионов. Далее свет проходит через щелевую диафрагму и попадает на фотоэлемент. Второй пучок света через кювету с исследуемым раствором направляется на другой фотоэлемент. При помощи щелевой диафрагмы интенсивность первого светового пучка ослабляется до тех пор, пока она не сравняется с интенсивностью второго. Это контролируется при помощи нуль – инструмента (гальванометра). Ослабление интенсивности света диафрагмой соответствует поглощению света определяемыми катионами.

Метод позволяет определять различные элементы и их соединения в интервале содержаний - от ~ 10^-6 % по массе. Погрешность определения составляет ~ 5%. Возможно дополнительное повышение чувствительности метода: за счет концентрирования (выпаривания) исследуемого раствора.

Основным недостатком метода является необходимость использования индикаторов, которые в ряде случаев довольно сложно подобрать.

Атомно-абсорбционная спектрофотометрия - основана на поглощении световой энергии атомами или ионами анализируемых веществ. Распыление исследуемых растворов на атомы (атомизацию) проводят либо в пламени газовой (ацетиленовой) горелки (пламенный вариант), либо при высокотемпературном нагреве в графитовой кювете (непламенный вариант). Последний вариант позволяет достичь более высокой (на 1 – 2 порядка величины) чувствительности метода. В качестве источника света используют специальные лампы в спектре излучения, которых присутствуют линии, характерные для спектра поглощения определяемых элементов. Как и при фотоколориметрии, строят калибровочные графики - зависимости интенсивности поглощенного излучения от концентрации компонента. Затем определяют интенсивность поглощенного излучения в интересующей пробе и сравнивают с калибровочным графиком. Если в растворе присутствует несколько химических элементов, то калибровочные графики строят по смешанным эталонам для каждого из элементов отдельно.

Основными элементами атомно-абсорбционных спектрофотометров являются источник свет, атомизатор и система детектирования и регистрации (рис. IV.8)

Блок детектирования и регистрациисодержит монохроматор и фотоумножитель. Сигнал может быть представлен в единицах абсорбции (интенсивность) или концентрации (мкг/л).

Чувствительность метода при определении различных элементов различна (см. таблицу).

Таблица. Чувствительность метода атомно-абсорбционной спектрофотометрии(нижняя граница количественных измерений),

Основными достоинствами метода являются возможность одновременного определения (в одной пробе) нескольких элементов и отсутствие необходимости использования цветных индикаторов.

Радиометрический метод – основан на облучении исследуемого образца потоком нейтронов и регистрации радиоактивных изотопов, перешедших в раствор в процессе растворения. Метод обладает экстремально высокой чувствительностью. Метод сложен в реализации, поскольку для облучения образцов требуются мощные источники ионизирующего излучения, кроме того при использовании метода необходимо соблюдать повышенные методы радиационной безопасности.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: