3.2. Термодинамика процесса химической коррозии

В качестве примера рассмотрим процесс окисления металла в атмосфере кислорода. Процесс окисления металла может быть представлен реакцией вида:

.                                     (3.2)

Возможность протекания такой реакции определяется соответствующим изменением энергии Гиббса:

,                                                 (3.3)

где К − константа равновесия химической реакции; − алгебраическая сумма логарифмов начальных активностей веществ - продуктов химической реакции.

.                 (3.4)

Если металл и оксид металла − чистые вещества, то

,                                            (3.5)

где  − равновесное давление кислорода в системе; - начальное давление кислорода в газовой фазе.

Окончательно:

.                                                           (3.6)

Таким образом, процесс окисления металлов термодинамически вероятен, если > (< 0) и невозможен, если  < ;
при  =   коррозионная система находится в состоянии термодинамического равновесия.

Для случая стандартных условий в коррозионной системе возможность протекания коррозионного процесса при любой температуре определяется из уравнения

                                                              (3.7)

или может быть оценена с помощью таблиц термодинамических функций веществ в стандартном состоянии с использованием соотношения:
.                                                    (3.8)

Весьма удобной характеристикой возможности течения реакции окисления, особенно для сложных коррозионных систем, является величина кислородного потенциала. Термодинамическим условием окисления является неравенство вида:

,                                                                 (3.9)

где −  кислородный потенциал газовой фазы; − кислородный потенциал системы().

Расчет кислородных потенциалов газовой фазы и оксида металла производится из соотношений:

,                                                               (3.10)

,                                                                       (3.11)

где  − давление кислорода в газовой фазе;−  равновесное давление кислорода в системе ().