Коррозия меди в 5М изопропанольных растворах НС1 (стр. 3 из 7)
а) Сu + nCl- ® CuCl 
+ е (11)
б) Cu ® Cu+ + e (12)
_________________________
Cu+ + nCl-® CuCl
Широкое применение в различных отраслях химической промышленности нашло химическое и электрохимическое травление меди. В медно-аммиачных травильных растворах, содержащих NH3 и NH4C1 [[8]], установлена следующая последовательность формирования пассивирующих слоев с ростом потенциала: СuC12, Cu2O, CuO (при определенных условиях), CuC12.3Cu(OH)2 и CuC12 . 2NH4C1.H2O, либо их смесь. Различными электрохимическими и рентгенографическими методами было показано, что интенсивное вращение электрода удаляет лишь рыхлую часть продуктов реакции, оставляя пассивный слой. В любых условиях растворение идет через пассивную пленку.
Изучение травления в растворах FeC12показало, что химическое растворение меди протекает наряду с электрохимическим, основными продуктами которых являются CuC1 и Сu2О. Общая скорость ионизации металла определяется пассивированием поверхности меди малорастворимыми продуктами. Пассивирование для железо-хлоридных растворов тем глубже, чем позже оно наступает. Причиной является уплотнение слоя СuС1 в результате уменьшения количества дефектов в структуре, а также тот факт, что по сравнению с CuC12 в железо-хлоридных растворах той же концентрации количество свободных С1- ионов, не входящих в комплексы, больше, и, следовательно, лучше условия для пассивирования. Установлено, что образующийся при травлении меди пассивирующий слой CuС1 обладает полупроводниковыми свойствами и оказывает существенное влияние на протекание анодного растворения металла. При малых концентрациях FeC13 главную роль играет толщина поверхностного слоя, а при высоких концентрацияхFeC13 - диффузия ионов Fe3+ в твердую фазу.
Уменьшение экранирования поверхности электрода происходит при интенсивном перемешивании, снижение концентрации Fe3+ - ионов и повышение концентрации С1- -ионов, которые, по-видимому, облегчают растворение осадка CuC1тв, переводя в комплексные соединения типа CuC1 
, CuC1 
, Cu2C1 
.
В средах на основе CuC12и FeC13 растворение происходит по реакциям:
Cu + CuC12® 2CuC1 (13)
Cu + FeC13® CuC1 + FeC12 (14),
протекающим по электрохимическому механизму, т.е., например, как совокупность реакций:
Сu + C1- ®CuC1 + e (15)
CuC12 + ®C1- + CuC1 (16)
Первично образующаяся пленка СuС1, наблюдаемая визуально на поверхности меди, при ее травлении растворяется с образованием комплексных ионов CuC1 , CuC1 , которые в свою очередь могут окисляться кислородом воздуха до меди (II).
Электрохимическое поведение меди комплексов Сu(I) в расплаве эквимолярной смеси NaF-KC1 [[9]]. Установлено, что процесс разряда комплексов Сu(I) до металла протекает обратимо. Определены коэффициенты диффузии Сu(I) и условные стандартные потенциалы jСu+ /Cu и jСu2+/Cu+. Показано, что при наличии большого избытка анионов фтора к меди (I) в расплаве происходит стабилизация двухвалентного состояния меди, а разряд комплексов Cu(II) протекает в одну двухэлектронную реакцию. В отсутствие же большого избытка F- образующиеся хлоридно-фторидные комплексы восстанавливаются через две одноэлектронные стадии.
При изучении электролиза растворов трехводного нитрата меди Сu(NO3)2.3H2O в диметилсульфоксиде (ДМСО) с медными анодами [[10]] было обращено внимание на чрезвычайно высокий анодный выход по току в расчете на ионы меди (II). Влияние плотности тока (Х1) и температуры (Х2) на анодный выход по току (ВТА) изучали методом планирования эксперимента (Бокса-Уильсона). Концентрацию соли в растворе 0,1М сохраняли постоянной. В качестве основного уровня были приняты плотность тока 6 мА/см2 и температура 55 0С.
На основании проведенных экспериментов получено параметрическое уравнение (17). Отметим прежде всего высокое значение первого коэффициента уравнения регрессии:
ВТА = 188,58 - 0,32Х1 + 0,80Х2 - 0,33Х1Х2
Судя по значениям других коэффициентов, большее влияние на исследуемый процесс оказывает температура. Величина выхода по току, рассчитываемая по (17), будет иметь разумные значения, если анодное окисление меди в диметилсульфоксидном растворе описывать уравнением
Сu - e ® Cu+ (18)
Возможно, этому благоприятствует способность молекул ДМСО адсорбироваться преимущественно в области положительных зарядов поверхности металла и прочно сольватировать ионы меди (I), взаимодействуя с молекулами воды, вносимой в электролит в составе соли, по реакции:
Cu+ + H2O ® CuOH + H+ (19),
2Cu+ + H2O ® Cu2O + 2H+ (20),
в результате чего образуются в растворе ярко окрашенные взвеси гидроксида желтого цвета и оксида красного цвета, хорошо наблюдаемые в анодном пространстве визуально.
Известны публикации по изучению анодного растворения меди в ацетонитриле [[11]]. Температурно-кинетическим методом и методом вращающегося дискового электрода установлено, что при содержании в растворе 20 объемных процентов воды процесс анодного растворения меди в ацетонитрильных растворах Сu(NO3)2 лимитируется подводом окислителя в зону реакции. С увеличением концентрации воды процесс переходит в область смешанной кинетики и наблюдается уменьшение скорости травления вследствие изменения лимитирующих стадий сопряженных реакций растворения меди. Это связано с тем, что по сравнению с водными растворами, ионы Сu+ в ацетонитриле обладают более высокой энергией сольватации, что обусловливает их стабилизацию. Увеличение содержания воды приводит к разрушению сольватов Cu+ с ацетонитрилом, дестабилизации ионов Сu+, в результате чего процесс травления осложняется.
Коррозия меди в метанольном, н-пропанольном и водно-метанольном растворах Н2SO4, насыщенных кислородом, исследована в [[12]]. Показано, что растворение протекает по каталитическому механизму так же, как и в водном растворе, при котором кислород восстанавливается в химической реакции ионами Cu+, а медь растворяется за счет сопряженных реакций. Опыты проводились с медью, осажденной на платине, при перемешивании раствора, с концентрацией кислоты (Н2SO4) 0,5 моль/л при t=25 0C.
Судя по экспериментальным данным, предельный катодный ток по кислороду (iпред) превышает ту же величину в воздухе приблизительно в 5 раз, т. е. катодный ток по кислороду практически линейно зависит от концентрации О2. Увеличение перемешивания не влияет на iкорр , но увеличивает iпред по О2, следовательно, тафелевский участок является кинетическим, а участок предельного тока - диффузионный.
Лимитирующей стадией восстановления О2, по мнению авторов, является присоединение первого электрона :
О2 + е ® О2- (21),
за которым следует ассоциация
О2-+ Н+ ® НО2 (22),
Авторами [10] предложен следующий механизм коррозии меди в метанольной сернокислой среде:
Сu+ + O2 ® Cu2+ + O2- (23)
Cu ® Cu+ + e (24)
Cu2+ + e ® Cu+ (25)
и далее:
HO2 + Cu+® Cu2+ + HO2- (26)
НO2- + H+ ® H2O2 (27)
Н2О2 + Сu+ ® Сu2+ + ОН- + ОН (28)
ОН + Сu+ ® Cu2+ + OH- (29)
OH- + H+ ® H2O (30)
Подтверждением протекания химической реакции наряду с электрохимическим механизмом является тот факт, что измеренная радиометрически эффективная валентность меди, переходящей в раствор, равна 1.
Достаточно подробно изучено электрохимическое и коррозионное поведение меди в кислых спиртовых хлоридных средах, где комплесообразование меди особенно заметно [13-17]. В метанольных растворах хлороводорода исследована [[13]] скорость коррозии определялась на неподвижном и вращающемся дисковом электродах по данным химического анализа коррозионной среды на медь посредством трилонометрического титрования в присутствии мурексида.