Парадокс Фарадея (электрохимия)

Эта статья о парадоксе Фарадея в электрохимии. О парадоксе Фарадея в электромагнетизме см. Парадокс Фарадея .

Парадокс Фарадея был когда-то необъяснимым аспектом реакции между азотной кислотой и сталью . Около 1830 года английский учёный Майкл Фарадей обнаружил, что разбавленная азотная кислота разрушает сталь, а концентрированная азотная кислота — нет. Попытка объяснить это открытие привела к прогрессу в электрохимии .

Электрохимический парадокс Фарадея возник в результате его знаменитого эксперимента 1833 года. Концентрированная азотная кислота была синтезирована, и хотя у Фарадея не было рН-метра (шкала рН не была разработана еще семьдесят лет), Фарадей узнал об этом из различных тестов (например, вкусовых и временных). растворения кальцитовой крошки), что концентрированная азотная кислота является гораздо более сильной кислотой, чем разбавленная азотная кислота. Таким образом, когда он поместил железо в разбавленную кислоту, с поверхности выделился газ (теперь известный как водород) и железо растворилось. Когда он поместил железо в концентрированную азотную кислоту, он ожидал, что оно растворится с большей скоростью, но никакого разрушения не наблюдалось. Затем он поцарапал поверхность, и возник взрыв пузырьков, но затем он прекратился. Он заявил, что поверхность стала «пассивной» и поэтому правильно предположил, что поверхность окислилась и покрылась защитной оксидной пленкой. Однако в концентрированной азотной кислоте оксидная пленка не растворялась и воздействие не продолжалось. Это явление стало известно как электрохимический парадокс Фарадея и не было решено до 1989 года.

Парадокс был разрешен благодаря открытию пассивации . Когда кислота достаточно концентрирована, а концентрированная азотная кислота является окислителем , электрохимический потенциал металла повышается до такой степени, что слой метастабильного Fe ₃ O ₄ на поверхности образуется и защищает его от дальнейшей коррозии, хотя pH 3 настолько низок, что стабильный Fe _O 4 _{существовать} не может. Это объяснение подтверждается наблюдением, что царапины на поверхности вызывают взрыв пузырьков. Разбавленная азотная кислота не является столь сильным окислителем и, следовательно, не повышает потенциал металла до такой степени, чтобы _{метастабильный Fe 3} O ₄ на поверхности образовывался . В этом случае металл свободно корродирует.