Noorganik moddalar kimyo texnologiyasi

 
5- ma’ruza. 
ELEKTROKIMYOVIY KORROZIYO ASOSLARI 
Reja: 
5.1. Korrozion jarayonlarining sodir bo‘lishi 
5.2. Korroziya jarayonlarining termodinamikasi va kinetikasi 
5.3. Metallarning elektrod potensiallari 
5.4. Korroziya elementining elektr yurituvchi kuchi 
Metall va qotishmalarning toza sirti tashqi muhit ta’sirida tezda
kimyoviy ta’sirga uchraydi. Muhit tarkibidagi elementlarning metall sirtiga 
adsorbsiyasi va sirt taranglik kuchlari natijasida kimyoviy reaksiyalar borishi,
yupqa qatlamlarning hosil bo‘lishi, sirtda erkin energiyaning o‘zgarishi ro‘y 
beradi. 
Istalgan korrozion jarayon natijasida metall atomlarining metall
panjarasining ion holatiga o‘tishi, ya’ni oksid, gidrooksid yoki metallning
murakkab kompleks birikmalari hosil bo‘lishi kuzatiladi. 
Atmosfera muhitidagi kislorod bilan po‘lat sirtidagi kechadigan reaksiyani 
qo‘yidagicha ifodalash mumkin: 
1) muhitdan kislorodning ajralishi, uning adsorbiyasi va temir atomlari
bilan bog‘lanishi; 
2) Fe ionlari bilan O ionlarining kimyoviy birikishi; 
3) ionlarning o‘zaro almashinuvi; 
4) o‘zaro ta’sirning davomiyligi. 
Hosil bo‘lgan yupqa qatlamda muhitdagi kislorod natijasida ionlar diffuziyasi 
mexanizmi davom etadi va qatlam yangi oksidlar bilan boyib boradi hamda qatlam 
qalinligshi sirt chuqurligi bo‘yicha o‘sib boradi. 
Oksid qatlamlarining hosil bo‘lishi va uning o‘zgarishi bilan sirtda
elementlar konsentratsiyasi va elektr maydon o‘zgarishi ro‘y beradi. 

---

Oksid qatlamlar hosil bo‘lishi natijasida metall sirti termodinamik
noturg‘unligi o‘zgaradi, ya’ni metall elektrod potentsiali manfiy qiymatdan
musbat qiymatga o‘tadi. Hosil bo‘lgan yupqa oksid qatlam metalni
korroziyadan himoya qilishi va uning sirtiga yaxshi ko‘rinish berish hodisasi 
passivlanish deyiladi.
Oksidlovchilar asosiy passivlantiruvchi muhit hisoblanadi. Tarkibidagi
erkin yoki bog‘langan holatda kislorod bo‘lgan muhitda Cr, Si, Ti, Al, Mo kabi 
metallar oksid qatlamlar hosil bo‘lishi hisobiga o‘z-o‘zidan passivlanadi. Kuchli 
oksidlovchi eritmalarda passivlanuvchi metallar - Fe, Ni kuchsiz passivlanuvchi
metallarga kiradi, oksidlovchi eritmalar esa
passivatorlar hisoblanadi. 
Elektrokimyoviy korroziya eng ko‘p tarqalgan korroziya turi bo‘lib, bu
holda elektrokimyoviy mexanizm orqali metall va uning qotishmalari sirtida 
tajavvuzkor tashqi muhit ta’sirida o‘zaro birikkan ikkita mustaqil anod va katod 
qismlari hosil bo‘ladi.
Anod va katodlar o‘rtasida elektr toki paydo bo‘ladi. Anodli qismlarda
metall atomlari eritmaga o‘tadi, ya’ni anod eriydi (Rasm 5.1). 
Metall va qotishmalar sirti elektrokimyoviy bir xil bo‘lmaganligi
mikrogalvanik korrozion element hosil bo‘lishiga olib keladi. Bir vaqtning
uzida ikkita oksidlanish (anodli) va qaytarilish (katodli) jarayonlari sodir bo‘ladi. 
Oksidlanish yoki anodli jarayonda quyidagi reaksiya sodir bo‘ladi.
Me ↔ Me
n+
+ n e
-
(5.1) 
Rasm 5.1. Elektrokimyoviy korrozion jarayon sxemasi. 
a - metal; b- elektrolit; A-anod; K-katod; D- qutbsizlantiruvchi.
Hosil bo‘lgan ionlari eritmaga o‘tadi, ya’ni anod eriydi. Katodli jarayonda 
quyidagi reaksiyalar boradi: 
O2 + 2H
2
O +4 e ↔ 4 OH
-
(5.2) 

---

2H
+
+ 2e ↔ H
2
(5.3) 
Korrozion elementda yuqoridagi reaksiyalarning borish tezligi har
xil bo‘ladi.
Anodda ko‘prok metallar ionlashuvi (Me
+
) katodda esa, N
+ 
yoki O
2
larning 
qaytarilish yo’nalishlarda bo‘lganligi uchun, metall va eletrolitlardagi
elektronlarning ko‘chishi natijasida korroziya toki hosil bo‘ladi.. Bu tok
ta’sirida anod va katodda kaytmas elektrod potensiali o‘rnatiladi. Katod va
anoddagi potensiallar har xil bo‘ladi: Katod elektrod potensiali anod elektrod 
potensialidan katta bo‘ladi. Korrozion elementda hosil bo‘lgan korroziya toki 
qiymati korroziya tezligini aniqlaydi va quyidagi formula orqali ifolanadi: 
I= (V
k
kayt
- V
a
kayt
) / (R + P
A
+ P
K
) (5.4) 
bu yerda: V
k
kayt
, V
a
kayt
_- mos ravishda katod va anoddagi qaytadigan elektrod 
potensiallar, R - korrozion element qarshiligi, P
A
, P
K
- anoddagi va katoddagi 
proporsionallik koeffitsientlari. 
Elektrokimyoviy korroziya suvli eritmalar yoki bo‘g‘ muhitida ikki xil anodli 
va katodli jarayonning bir xil vaqtda kechishi bilan yuzaga keladi. Bunda
metallardagi elektronlarning eritmaga va eritmadagi ionlarning bir joydan ikkinchi 
bir joyga oqib o‘tishi bilan sodir bo‘ladi. 
Korroziya tezligi oqib o‘tuvchi zaryadlarning soniga, shuningdek,
eriyotgan metall miqdoriga ham proporsionaldir: 
m = F·I·τ (5.5) 
bu yerda: m – metall og‘irligi, g 
F – elektrokimyoviy ekvivalent, g/Kl 
I – tok kuchi , A 
τ – vaqt, sek 
5.2. Korroziya jarayonlarining termodinamikasi 
va kinetikasi 
Kimyoviy korroziya jarayonida metall va uning qotishmalari sirtida tashqi 
muhit bilan sodir bo‘lishi mumkin bo‘lgan kimyoviy reaksiyalar o‘rganilib, reaksiya 
sodir sodir bo‘lguncha va reaksiyadan keyingi sirt energiyasi o‘zgarishiga baho 
beriladi. Kimyoviy reaksiya natijasida sirtda hosil bo‘ladigan reaksiya mahsuloti sirt 
qatlami erkin energiyasi o‘zgarishi (-∆G - Gibbs erkin energiyasi) qancha ko‘p
bo‘lsa, reaksiyaning borish ehtimolligi oshadi va aksincha +∆G qiymatlarida 
reaksiya sodir bo‘lmaydi. 
Kimyoviy reaksiyaning sodir bo‘lishi ehtimoli 
Mg + H
2
O + 1/2O
2
→ Mg (OH)
2
(5.6) 

---

Mg(OH)
2
uchun ∆G= -142600 kaloriya bo‘lganligi uchun korroziya
jarayon sodir bo‘ladi. 
Korrozion jarayon tezligi metall va uning qotishmalari tarkibi, hamda 
tajavvuzkor muhit ta’sirlariga bog‘liq ravishda o‘rganiladi. 
Korrozion jarayonni elektrokimyoviy mexanizm nuqtai nazaridan sodir
bo‘layotgan reaksiyaning maksimal ishiga (erkin energiyaning kamayishiga)
teng deb qaralsa, u holda korroziya ehtimolligini quyidagicha yozish mumkin: 
- ∆G = - n FE (5.7) 
bu yerda; n - metall ionga aylanganda metalldan ajralib chiqadigan 
elektronlar soni (metallning valentligiga teng); 
F - Faradey soni (96500 kulon); 
E - korroziya elementining E.Yu.K. 
Metall bilan eritma orasida vujudga keladigan potensiallar ayirmasi
quyidagi Nernst tenglamasi orqali ifodalanadi: 
Ye = RT / nF ln( C/ Co) (5.8) 
bu yerda: R- universal gaz doimiysi (8,31 j/ grad.mol); 
T - mutloq harorat, t
o
K; 
C - eritmaning konsentratsiyasi; 
Co- metallning tabiatiga bog‘liq bo‘lgan kattalik.
Galvanik elementda nA + mB ↔ pC + q D reaksiya sodir bo‘lsa,
erkin energiya o‘zgarishi qo‘yidagicha bo‘ladi:
-∆G = RT ln K
c
- RT ln C
c
r
C
d
q
/ C
A
n
C
B
m
(5.9) 
- ∆G = - n FE ni qo‘yamiz va elementning muvozanat holatiga standart (yoki 
normal) EYuK Yeo = RT / nF lnK
c
deb belgilaymiz. U holda galvanik elementdagi 
EYuK quyidagicha bo‘ladi:
Ye = Ye
o
- RT / nF ln C
c
r
C
d
q
/ C
A
n
C
B
m
(5.10) 
Bu tenglama elektrokimyo masalalarini, shuningdek korrozion jarayonlar 
ehtimolini aniqlashda yordam beradi. 
5.3. Metallarning elektrod potensiallari 
Metall sirtlari va eritma orasida hosil bo‘lgan potensiallar farqi «elektrod
potensiali» deyiladi. 
Metallarning elektrod potensiallari tabiiy sharoitda o‘zgaruvchan, barqaror
emas.
Shuning uchun potensiallarning mutloq qiymatilarini aniqlashning aniq
ifodasi keltirilmaydi.

---

Amaliyotda elektrod potensialini baholashda konsentratsiyasi 1 g-ion/l ga
teng bo‘lgan eritmaga tushirilgan qaytar elektrod potensiali, ya’ni metallning 
normal potensiali aniqlanadi. 
Galvanik juftlarda oksidlanish-qaytarilish reaksiyalari sodir bo‘lganligi
uchun, element EYuK anod va katoddagi elektrod potensiallari farqiga teng bo‘ladi:
Ye = φ
A
- φ 
k
. 
Bu holda Gibbs erkin energiyasi o‘zgarishi qo‘yidagicha ifodalanadi: 
-∆G = - nFφ (5.11) 
Normal sharoitlarda ∆G=O va potensiali Ye
N
=O bo‘lgan standart vodorodning 
solishtirma elektrodiga nisbatan aniqlangan metall elektrod potensiallari 
metallarning normal potensiallari deyiladi. 
Me va vodorod elektrodidan tashqil topgan elektr zanjirida o‘lchangan 
EYuK qiymati vodorod ustuni bo‘yicha YeMe ga mos keladi. 
Galvanik juftlikda anodli jarayon: Me →Me
+n
+ ne va katodli jarayon: Me ← 
Me
+n
+ ne sodir bo‘ladi. 
Anodli jarayonda metall erishini quyidagicha ifodalash mumkin: 
Me
+
·e + mH
2
O → Me
+
· mH
2
O + e (5.12) 
Katodli jarayonda esaelektronlarning ionlar, atomlar va muhit molekulalari 
bilan o‘zaro bog‘lanishi quyidagicha sodir bo‘ladi: 
D + e → D · e (5.13) 
Metallarning normal elektrod potensiallari qiymatlari Jadval 5.1 da keltirilgan. 
Jadval 1 dan foydalanib, metallarning (shuningdek metalmaslarning ham) 
kuchlanishlar qatorini tuzish, ikki metaldan tuzilgan galvanik elementning
EYuK ni hisoblab chiqarish mumkin. Metallarning kuchlanishlar qatori ( N.N. 
Beketov qatori) qo‘yidagicha: 
Li, Ri, Ca, Na, Mg, Al, Mn, Zn, Fe, Cd, Co, Ni, Sn, Pv, H2, Cu, Ag, Hg, Au
5.1-jadval 
Ba’zi elementlarning normal elektrod potensiallari 
Metall 
Elektrod
potensial, 
V 
Metall 
Elektrod
potensial, 
V 
Metall 
Elektrod
potensial, 
V 
Li 
-3,0
Zn 
-0,76
H 
0 
K 
-2,92
Cr 
-0,74
Cu 
+0,34 

---

Ca 
-2,87
Fe 
-0,44
Ag 
+0,80 
Mg 
-2,34 
Cd 
-0,40 
Hg 
+0,86 
Na 
-2,71
Ni 
-0,23
Au 
+1,70 
Al 
-1,67
Sn 
-0,14
Mn 
-1,05
Pv 
-0,126 
Kuchlanishlar qatorida chapda turgan metall o‘zidan keyingi metalni 
birikmalardan qisib chiqara oladi. Galvanik elementlarda faol metall manfiy qutbini 
hosil qiladi. 
Metallarning elektrod potensiallari real sharoitda standart qiymatlaridan
farq qiladi.
Ularning elektrod potensiallari muhitning ta’siriga bog‘liq ravishda manfiy va 
musbat tomonga ham o‘zgarishi mumkin. 
Metallarning metall holatidan ion holatiga o‘tishi turli metallar uchun
har xil holatda bo‘ladi. Bunday o‘tishning ehtimolligi korrozion muhitning
tabiatiga bog‘liq bo‘lib, aniq sharoitlarda berilgan muhitda o‘tish
reaksiyalarining sodir bo‘lishi sirt erkin energiyasi kamayishi bilan ifodalanadi. 
Metallar termodinamik qatorlari va korroziyasi o‘rtasida to‘g‘ridan-to‘g‘ri
bog‘lanish yo‘q. Bu hol ideal toza sirtli metallar uchun termodinamik
ma’lumotlar olinishi bilan tushuntirilib, haqiqiy sharoitlarda esa korroziyaga
uchrayotgan metall muhit bilan ta’sirlashish
natijasida hosil bo‘lgan mahsulotlar qatlami bilan qoplangan bo‘ladi. 
Elektrokimyoviy korroziyada katod jarayonlari turli xildagi moddalar:
ionlar; molekulalar; oksidlar; gidrooksidlar va organik birikmalar yordamida
amalga oshirilishi mumkin. 
Katod jarayonlari oksidlanish – qaytarilish potensiallari quyidagi
tenglamalari bilan aniqlanishi mumkin. 
(5.14) 
bu yerda: (V
k
)
obr
=(V
k
)
o
obr
- standart oksidlanish – qaytarilish potensiali; 
a
r
ok 
- oksidlovchi faolligi; 
a
g
v
- qaytarilish faolligi;
p- oksidlovchining stexiometrik koeffitsienti; 
g- tiklovchining stexiometrik koeffitsienti.

---

Korroziyada oksidlovchi – depolyarizatorlar sifatida vodorod ionlari va
elektrolitda erigan kislorod molekulalari ishtirok etadi. 
Metallarning anod erishi elektrod reaksiyasi quyidagi sxema bo‘yicha
sodir bo‘ladi:
Me →Me
+
+ne 
Metall ionlarining eritmadagi faollashuvi bilan anod potensiali o‘sadi va
metall erishi to‘xtaydi. Metall faolligini kamayishi metalning erishiga sabab
bo‘ladi. Korrozion jarayonlar natijasida faqat metall sirtlari hossalari
o‘zgarmasdan u bilan tutashtiruvchi eritmada alohida
komponentlar konsentratsiyasi o‘zgarishi ro‘y beradi. Depolyarizator
konsentratsiyasi kamayganda katod reaksiyasi qutblanish termodinamik jihatdan 
sodir bo‘lmaydi.
Korroziya elementi galvanik element bo‘lib, u qisqa tutashgan
elektrodlardan tashkil topadi va bitta metalda bo‘ladi.
Galvanik elementlardagi reaksiya quyidagicha aks ettirilishi mumkin:
IL+ mM+…→qQ+rR+… 
bu yerda: I, m, q, r – moddalarning molekulalari soni. 
U holda erkin energiya o‘zgarish quyidagicha ifodalanadi: 
∆G=(qGq+rGR+…)-(IGL+mGM+…) (5.15) 
Standart sharoitlar uchun 
(5.16) 
Har qanday moddalar uchun:
(5.17) 
bu yerda: R=8,314 J(k/mol)- gaz universal doimiysi; 
T – mutloq harorat, 
o
K; 
a
L
- L – moddaning faolligi. 
U holda Nernst tenglamasi quyidagi ko‘rinishda bo‘ladi: 
(5.18) 
Muvozanatli (bir maromli) reaksiya bo‘lganda ΔG=O bo‘ladi. 
- muvozanat doimiyligi
bu yerda: ΔG
o
= - R · T · I · n · K 
Nernst tenglamasi (3)ga muvofiq quyidagini yozish mumkin: 

---

(5.19) 
bu yerda: a – erigan moddaning faolligi, r·mol/l
n - faollik koeffitsienti.
Metall sirtida namli muhitlarda suvga tushirilishi natijasida quyidagi reaksiya
sodir bo‘ladi: 
(5.20) 
(5.21) 
t = 25
0
C da R=8,1314 J/(K·mol); F = 96500 K l/mol hol uchun:
(5.22) 
Metallar yuzalari va eritma orasida hosil bo‘lgan potensiallar farqi «elektrod 
potensiali» deyiladi. 
Ionlarning metaldan eritmaga o‘tishi va qaytishi bunga sabab bo‘ladi. 
Ular o‘zlari bilan birgalikda ionlarning eritmaga o‘tishi uchun kerak
bo‘lgan energiya miqdorini ko‘rsatadi. 
Xalqaro Ittifoq (IVPAC) tomonidan qabul qilinishiga ko‘ra, elektrod 
potensiali reaksiya tiklanish tomonga o‘tib borsa (–) ishora, reaksiya o‘z ixtiyori 
bilan borsa (+) ishora, reaksiyaning faqat tashqi energiyaning sarfi bilan borishini 
ko‘rsatadi.
Anodli jarayon uchun: Me→ Me
+n
+ nē (-) 
Katodli jarayon uchun: Me← Me
+n
+ nē (+) 
Tabiiy sharoitda metallarning ko‘p qismi o‘zgaruvchan, barqaror emas
chunki ularda eletrod potensiallari o‘zgarib turadi: 
(5.23) 
Termodinamik barqarorlik faqat metallar potensiallari bilangina emas, balki 
rN, O
2
muhit bilan ham aniqlanadi. Metallarning (YeMe ning) aniq qiymatlari 
standart qiymatidan farq qiladi va ular (–) va (+) tomonga ham o‘zgarishi
mumkin. Real sharioitlarda ko‘pincha qo‘shimcha jarayonlar va reaksiyalar
boradi: ular Nernstning formulasida (Me←Me
+
+ē) hisobga olinmaydi. Hisobiy va
amaliy qiymatlar orasidagi nomuvofiqlikning sababi: metallarning elektrod 
potensialidagi almashinuv jarayonida potensiallar har bir holatda amaliy tajriba 
orqali
aniqlanadi.

---

5.4. Korroziya elementining elektr yurituvchi kuchi 
Elektrokimyoviy korroziya jarayonlarida muhitdagi korroziya elementining 
elektr yurituvchi kuchi (EYuK) ni quyidagicha ifodalash mumkin: 
Ye
o
= Ye
K
- Ye
A
(5.24) 
bu yerda: Ye
o
– korroziya elementining EYuKi, V; 
Ye
K
– katod elementining elektrod potensiali, V; 
Ye
A
– anod elementining elektrod potensiali, V 
Masalan, mis va rux elementalridan tashqil topgan ikki elektrodli 
elementlarda EYuK ni ko‘rib chiqaylik. Misning normal elektrod potensiali Ye
o
Si
= 
0,34 V ga va ruxning vodorodga nisbatan normal elektrod potensiali Ye
o
Zn
= -
0,76 V ga teng bo‘lganligi uchun EYuK qiymati (5.15) ifodaga muvofiq 
quyidagicha bo‘ladi: Ye
o
=Ye
K
-Ye
A
=0,34–(-0,76) =1,1V. 
Anodli jarayon quyidagicha kechadi: Zn → Zn
+2
+ 2e, ya’ni rux eriydi. Katodli 
jarayon esa mis ionlarining zaryadsizlanish bilan quyidagicha sodir bo‘ladi: Si
+2
+ 2e 
→ Si
o 
Korroziya tezligi oqib o‘tuvchi zaryadlar soniga va eritmaga o‘tgan
ionlarga ekvivalentdir, shuningdek, galvanik elementda elektronlar anoddon
katodga oqib o‘tganligi uchun korroziya tezligi oqib o‘tuvchi zaryadlar soniga va 
eritmaga o‘tgan ionlarga ekvivalentdir:
K = ∆g/Sτ; (5.25) 
Faradey qonuniga asosan ∆g = Q A / nF, g 
bo‘lganligi uchun, korroziya tezligini qo‘yidagicha ifodalash mumkin. 
K = 3600 JA / nFS, g / m
2
soat; (5.17) 
Korroziya tezligi amaliy jixatdan son qiymati bo‘yicha yirik kattaliklar
hisoblanadi.
Metallarning termodinamik faolligi real sharoitlarda muhitning tarkibiga
bog‘liq ravishda o‘zgarib turadi. Bunga mos ravishda elektrod orqali oqib o‘tuvchi 
tok qiymatlari ham o‘zgaradi.
Bu holda potensiallarning o‘zgarishi “qutblanish” deyiladi. 
Galvanik elementlarning ishlash jarayonida tokning boshlang‘ich qiymati 
tezda kamayadi va asta sekin doimiy qiymatga erishadi. Doimiy qiymat
boshlang‘ich qiymatdan bir necha barobar kichik bo‘ladi. Boshlang‘ich korroziya 
tokining kamayishi qarshilikning o‘zgarishi bilan katod va anod boshlang‘ich 
potensiallar farqining ham kamayishi bilan bog‘liq ravishda sodir bo‘ladi: I = ( E
k
− 
E
a
) / R, (5.26) 
bu yerda: E
k
va E
a
– berilgan tok qiymatlarida katod va anod + potensiallarining 
turg‘un qiymatlari; R - qarshilik. 

---

Elektrodlardan tok o‘tayotganda ularning potensiallarining qiymatlari 
o‘zgarishi elektrod qutblanish deyiladi. Elektrod qutblanish natijasida korroziya 
elementining boshlang‘ich elektrod potensiallari farqi kamayishi bilan korroziya
toki kamayib mos ravishda korroziya tezligining kamayishiga ham sabab bo‘ladi. 
Shunday qilib elektrod orqali korroziya toki o‘tishiga qarab elektrod
potensiallarining ko‘chish darajasi bo‘yicha elektrodning qutblanishiga baho berish 
mumkin. 
Nazorat savollari: 
1.
Elektrokimyoviy korroziya nima? 
2.
Elektrokimyoviy korrozion jarayon sxemasini tushuntiring. 
3.
Gibbs erkin energiyasi nimadan iborat? 
4.
Metall bilan eritma orasida vujudga keladigan potensiallar ayirmasi
qaysi tenglama orqali ifodalanadi? 
5.
Korroziyada oksidlovchi – depolyarizatorlar sifatida nimalar ishtirok 
etadi? 
6.
Termodinamik barqarorlik metallar potensiallaridan tashqari yana qanday 
aniqlanadi? 
7.
Elektrokimyoviy 
korroziya 
jarayonlarida 
muhitdagi 
korroziya 
elementining elektr yurituvchi kuchi (EYuK) ni ifodalang. 
8.
Faradey qonuni qaysi tenglamadan iborat bo‘ladi?