Исследовательский проект Изучение процесса возникновения коррозии в металлах и определение факторов, влияющих на скорость коррозии.

МУНИЦИПАЛЬНОЕ КАЗЕННОЕ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

СРЕДНЯЯ ОБЩЕОБРАЗОВАТЕЛЬНАЯ ШКОЛА №2 г. Омутнинска

Исследовательский проект  

Изучение процесса возникновения коррозии в металлах и                               определение факторов, влияющих на скорость коррозии.

Выполнила обучающаяся

9 «А»класса МКОУ СОШ №2

г. Омутнинска Кировской области,

Борова  Виктория Алексеевна, 2002г.р.,

Руководитель проекта-

Кузнецова Ирина Валериевна

учитель физикиМКОУ СОШ №2

89123376655

Омутнинск, 2017

Содержание

Введение_________________________________________________3стр.

Паспорт проекта_______________________________________   4-5стр.

Теоретические аспекты понятия коррозии металла

1.     Раздел физическая химия

1.1.          Основные понятия и терминология___________________6-7стр.

1.2.          Классификация процессов коррозии металла___________7-8стр.

1.3.          Сплавы_____________________________________________8стр.

1.4.          Способы защиты от коррозии_________________________8-9стр.

1.5.          Защита металла от коррозии в домашних условиях ____ 10-11стр.

1.6.          Польза коррозии ___________________________________11стр.

2.   Библиографический список _____________________________     12стр.

Приложения

Приложение №1    Дневник наблюдений______________________13-18 стр.

Приложение №2    Доклад___________________________________19-21стр.

Приложение №3    Буклет ______________________________________22стр.

Введение

У металлов есть  враг, который приводит к огромным безвозвратным потерям, ежегодно полностью разрушается около 10% производимого железа. По данным Института физической химии РАН, каждая шестая домна в России работает впустую – весь выплавляемый металл превращается в ржавчину. Этот враг - коррозия.

 Коррозия может вызвать серьёзные экологические последствия: утечка нефти,газа или других химических или взрывчатых веществ, поэтому процесс коррозии недопустим в авиационной, атомной, химической, нефтяной промышленности. Проблема коррозии очень важна для экологической безопасности людей. Поэтому я решила начать свое исследование с изучения теории коррозии металла и выявления еёосновной причины, и определить роль человека в управлении этим процессом.

Актуальность: Количество металлических материалов, используемых в промышленности и народном хозяйстве, быту человека очень велико. Но ежегодно в мире теряется 20 мл.тонн металла из-за коррозии. Еще более существенны экономические потери, связанные с порчей изделий, затраты на ремонт, замену деталей. Также много косвенных потерь, например утечка газа, нефти из испорченных трубопроводов. Поэтому борьба с коррозией является важнейшей проблемой человечества. Чтобы бороться с этой проблемой, нужно знать сущность этого процесса, механизм его протекания, условия, ускоряющие и замедляющие разрушения металла.

Паспорт проекта

1.   Название проекта -Изучение процесса возникновения коррозии в металлах и  определение факторов, влияющих на скорость коррозии.

2.   Руководитель проекта –Ирина Валериевна Кузнецова

3.   Учебный предмет – физика, химия

4.   Возраст обучающейся – 15 лет

5.Тип проекта- Исследовательский; межпредметный; со скрытой координацией; личностный;

Средний по продолжительности исследования.

6.Проблемный вопрос  - От чего происходит процесс коррозии металлов и как сберечь металлические изделия от коррозии? 

7. Основные под проблемы проекта

•                    Что такое коррозия?

•                    От каких факторов она зависит?

•                    Как провести эксперимент по образованию коррозии на металле?

•                    Какие условия и факторы влияют на скорость коррозии?

•                    Как защитить  металлические изделия  от коррозии?

•                    Каким образом коррозию металла можно использовать в быту человека?

8.Цель проекта

Для ученика: - изучить процесс коррозии металла и определить факторы, влияющие на коррозию и узнать средства защиты от коррозии.

Для учителя: - развитие ключевых компетентностей ученика при проведении исследования через использование метода проектов.

9.  Задачи проекта 

Практические(для ученика):

·        Изучение литературы по данной проблеме, познакомиться с видами коррозии,узнать о полезном применении свойств коррозии

·        Провести опрос среди обучающихся 9а класса;

·        Сформулировать представление о коррозии металла;

·        Исследовать механизм коррозионных  изменений, условия протекания на основе эксперимента;

·        Определить основные способы защиты металла от коррозии;

Педагогические (для учителя):

·        Обучающая:сформировать представление о коррозии металлов и скорости её протекания, через формирование информационнойкомпетентности обучающегося (осуществление информационного поиска,  формулировка выводов на основе полученной информации);

·          Развивающая: совершенствовать навыки работы с научной литературой и проведение эксперимента, через формирование проектной компетентности (способность анализировать ситуацию, выдвигать идею, планировать и оценивать результат своей деятельности).

·        Воспитательная: способствовать формированию личностных качеств через формирование коммукативной компетентности (способность получать различную информацию, представлять и цивилизованно отстаивать свою точку зрения при публичном выступлении).

10.Необходимое оборудование

•         Ёмкости с крышками, железные гвозди, медная проволока, алюминиевая проволока, наждачная  бумага;Фотоаппарат;

•         Вода; мыло, поваренная соль (NaCI),гидрокарбонат натрия (NaНСО₃).

11.Аннотация

В выходные дни я помогала родителям  убрать садовый инвентарь до весны в чулан. В старой коробке в углу я обнаружила небольшой железный сундучок, в котором прежние жильцы хранили гайки и болты. Он пролежал в чулане более пятнадцати лет. Взяв его в руки, я запачкалась, так как он заржавел, и внутри все было ржавое. «Выкинуть его жалко, но что-то в нем хранить и использовать тоже невозможно, вот и лежит в уголочке» - сказали родители. 

С изделиями из железа мы на каждом шагу встречаемся в быту и знаем, как много хлопот доставляют его ржавление и сама ржавчина. Поэтому  меня удивительно не то, что металлы корродируют, а то, что изделия из них могут существовать длительное время. Скорость, с которой протекает коррозия, не поддается теоретическому вычислению.  Она определяется опытным путем.  Поэтому я решила провести домашний эксперимент. Мне стало интересно,  от чего происходит процесс коррозии металлов и как сберечь металлические изделия от коррозии?  Проводя своё исследование, мне стало интересно, а если польза от коррозии? Оказалось, что и металлом с коррозией есть применение. По окончании моего исследования, я побеседовала с родителями и рассказала о возможных путях решения проблемы коррозии инструментов в нашем доме и привела примеры для полезного использования уже заржавевших изделий.

12.Предполагаемый продукт – дневник наблюдений в виде таблиц, где занесены результаты изменений коррозии под действием гидрокарбоната натрия и поваренной соли.

13.Этапы проекта

1.Изучение теории заявленной темы	4 дня
2.Анкетирование	1 день
3.Проведение исследования	5 дней
4.Оформление дневника наблюдений, проекта	4 дня
ИТОГО:	14 дней

Теоретические аспекты понятия коррозии металлов

1.     Раздел физическая химия

1.1. Основные понятия и терминология

Коррозия – самопроизвольное окисление металлов, вредное для промышленной практики (уменьшающее долговечность изделий). Это слово произошло от латинского corrodere – разъедать. Среда, в которой металл подвергается коррозии (корродирует) называется коррозионной.  При этом образуются продукты коррозии: химические соединения, содержащие металл в окисленной форме. Физико-химическая сущность изменений, происходящих с металлом - металл окисляется.

Объекты воздействия коррозии – металлы, сплавы, металлопокрытия, металлоконструкции машин, оборудования и сооружений. Процесс коррозии представляют как коррозионную систему, состоящую из металла и коррозионной среды. Коррозионная среда содержит одно или несколько веществ, вступающих в реакцию с металлом. Она может быть жидкой и газообразной. Газообразная среда, окисляющая металл, называется окислительной газовой средой. Изменение в любой части коррозионной системы, вызванное коррозией, называется коррозионным эффектом. Коррозионный эффект, ухудшающий функциональные характеристики металла, покрытия, среды или включающих их технических систем, расценивают как эффект повреждения или как коррозионную порчу. В результате коррозии образуются новые вещества, включающие окислы и соли корродирующего металла, это – продукты коррозии. Видимые продукты атмосферной коррозии, состоящие в основном из гидратированных оксидов железа, называют ржавчиной, продукты газовой коррозии – окалиной. Важнейшее понятие – коррозионная стойкость. Она характеризует способность металла сопротивляться коррозионному воздействию среды. Металлы, обладающие высокой коррозионной стойкостью, называют коррозионностойкими. Факторы, влияющие на скорость, вид, распределение коррозии и связанные с природой металла (состав, структура, внутренние напряжения, состояние поверхности), называют внутренними факторами коррозии. Факторы, влияющие на те же параметры коррозии, но связанные с составом коррозионной среды и условиями процесса (температура, влажность, обмен среды, давление и т. п.), называют внешними факторами коррозии.

1.2.Классификация процессов коррозии металла

Классифицировать коррозию принято по механизму, условиям протекания процесса и характеру разрушения. По механизму протекания коррозионные процессы подразделяются на два типа - химические и электрохимические.

Химическая коррозия – это вид коррозии, обусловленный непосредственным взаимодействием металла и сплава с сухими газами, жидкостями, не являющимися электролитами, твёрдыми веществами. Суть её заключена в окислении металла в процессе непосредственного химического взаимодействия с веществами окружающей среды (газовая, жидкостная коррозия).

Примером газовой коррозии может служить окисление железа в атмосфере хлора:2Fе+3Сl₂=2FеСl₃

Электрохимическая коррозия – наиболее распространённый вид коррозии, приносящий наибольший вред металлам и изделиям их них. Возникает при контакте двух и более металлов одного сплава или металла с поверхностью изделия из другого металла в присутствии воды или другого электролита. В  этом случае образуется гальванический элемент, электродами которого и являются металлы, находящиеся в растворе электролита (вода, в которой растворен углекислый газ, кислоты). Возникает электрохимический процесс.

      При возникновении гальванической пары сила возникающего электрического тока тем больше, чем дальше стоят друг от друга металлы в ряду напряжений. При этом поток электронов от более активного металла идёт к металлу менее активному, более активный металл при этом разрушается. Так в паре Fе –Zn разрушается цинк; в паре Cu–Рt корродирует медь.

     Схема действия гальванической пары (случайной контактной коррозии, кусочек меди на железной поверхности, среда – кислая):

Cu	Н2    Н+СI-
Fе е	Н+СI- Fе 2+
Примеры процессов электрохимической коррозии:

Zn- Fе	Zn е	Zn2+ в растворе
	Fе	2е +2Н+(из раствора)=Н2
Fе-Zn	Fе е	2е +2Н+(из раствора)=Н2
	Zn	Fе 2+ в растворе

 

Электрохимическая коррозия усиливается в присутствии сильных электролитов, при наличии в металле примесей, в том числе, другого металла.[1;стр.203]

1.3. Сплавы

Сплав – это гомогенная система, образованная сплавлением двух и более металлов, а также металлов и неметаллов. Сплавы образуются путем смешивания и сплавления нескольких компонентов, различаются структурой. Температура плавления сплавов обычно ниже, а прочность и твёрдость выше, чем у компонентов, образующих их. Сплавы обладают меньшей электро-и теплопроводностью сравнению с металлами, их образующими.

Например, наиболее распространенными сплавами железа являются

•      сталь – сплав, содержащий небольшое количество углерода (до 1,7%),примеси   Мn, Si, S, Р (добавки различных металлов, увеличивают прочность и твердость сплавов)

•         чугун – сплав железа с углеродом (более 2%) и примесями Мn, Si, S, Р; он твёрд и хрупок.[1;стр.198]

Многие сплавы подвержены разрушению под действием окружающей среды.

1.4.Способы защиты от коррозии

Проблема защиты металлов от коррозии возникла почти в самом начале их использования. Люди пытались защитить металлы от атмосферного воздействия с помощью жира, масел, а позднее и покрытием другими металлами и прежде всего легкоплавким оловом (лужением). В трудах древнегреческого историка Геродота (V в. до н.э.) уже имеется упоминание о применении олова для защиты железа от коррозии. В настоящее время разработаны методы химического покрытия металлических изделий:

1)Поверхностные защитные покрытия металлов:

•           металлические (покрытия цинком, оловом, свинцом, никелем, хромом)

•         неметаллические (покрытия лаком, эмалью, красками)

•         химические (покрытия оксидными, фосфатными и другими защитными плёнками в результате химической обработки металла).  

2)Создание сплавов, стойких к коррозии достигается введением в состав стали хрома, марганца, никеля

3)Протекторная защита заключается в том, что металлическую конструкцию (подземный трубопровод, корпус судна), находящуюся в растворе электролита (подземные и почвенные воды, морская вода) соединяют с протектором – более активный металл, чем металл конструкции; в процессе коррозии протектор (алюминий, цинк, магний) служит анодом и разрушается, предохраняя от разрушения конструкцию.

4) Пассивация металлов

В 1836 г. знаменитый английский химик М. Фарадей высказал предположение, что причиной пассивации является образование на поверхности металла плотной оксидной (реже хлоридная, сульфатная, фосфатная) пленки толщиной в несколько десятков нанометров. Например, на поверхности железа образуется оксидная пленка(Fe₈O₁₁, Fe₃O₄).

Металлы можно перевести в пассивное состояние не только под действием окислителей, но и электрохимически, подав на них положительный потенциал.

Способность металлов пассивироваться широко используют для их защиты от коррозии. Например, известно, что хранение лезвий безопасных бритв в растворах солей хромовых кислот позволяет дольше сохранять их острыми. В ином случае под действием влажного воздуха железо, особенно на острие лезвия, окисляется и покрывается рыхлым слоем ржавчины.

1.5.Защита металла от коррозии в домашних условиях

      Секреты удаления ржавчины в домашних условиях - есть. Ржавчину проще всего снять обработкой разбавленным водным раствором соляной или серной кислоты (Ингибиторы).Это один из эффективных способов борьбы с коррозией металлов в различных агрессивных средах (в атмосферных, в морской воде, в охлаждающих жидкостях и солевых растворах, в окислительных условиях и т.д.).

   Известно, что дамасские мастера для снятия окалины и ржавчины пользовались растворами серной кислоты с добавками пивных дрожжей, муки, крахмала. Уральские оружейники для борьбы с ржавчиной готовили «травильные супы» – растворы серной кислоты, в которые добавлялись мучные отруби. В качестве ингибитора кислотной коррозии при удалении ржавчины можно использовать и картофельную ботву. Для этого в стеклянную банку кладут свежие или засушенные листья картофеля и заливают 5-7%-й серной или соляной кислотой так, чтобы уровень кислоты был выше примятой ботвы. После 15-20-минутного перемешивания содержимого банки кислоту можно сливать и использовать для обработки ржавых железных изделий.Преобразователь ржавчины превращает ее в прочное покрытие поверхности коричневого цвета. На изделие кистью или пульверизатором наносят 15-30%-й водный раствор ортофосфорной кислоты и дают изделию высохнуть на воздухе.

  Также металлические поверхности, сильно изъеденные ржавчиной, обрабатывают:смесью 50 г молочной кислоты и 100 мл вазелинового масла. Очищенную поверхность протирают тряпочкой, смоченной вазелиновым маслом.

Отворачивать приржавевшие гайки помогает смачивание керосином, скипидаром или олеиновой кислотой. Через некоторое время гайку удается отвернуть. Затем можно поджечь керосин или скипидар, которым ее смачивали. Обычно этого достаточно для разъединения гайки и болта. Существует много других способов борьбы с ржавчиной. Металлические изделия, используемые в технике, работают в условиях все более высоких температур и давлений, мощных потоков газов и жидкостей. Поэтому вопросы защиты металлических материалов от коррозии становятся все более актуальными. Полностью предотвратить коррозию металлов невозможно, поэтому единственным путем борьбы с ней является поиск способов ее замедления.

1.6.Польза коррозии

1.                 У древних горцев существовал особый се­крет приготовления сверхпрочных и острых клинков, которые легко разрубали не только ткани, но и сухожилия и кости. Изделия на несколько лет закапывали в землю, после специальной обработки поржавевших клин­ков они приобретали высокую прочность.

2.                  В технике нашла применение и сама ржавчина как за­щитное средство. Например, освоена выплавка низколегиро­ванных сталей с малым содержанием никеля, хрома и меди. Подобная сталь быстро ржавеет, но под слоем опавшей ржав­чины остается плотная черная пленка, которая крепко сцеп­ляется с металлом и практически полностью защищает его от дальнейшей коррозии. Время, необходимое для образования защитного слоя, колеблется от двух до четырех лет.

3.                 В 1834 г. в «Горном журнале» была опубликована статья «Улучшение железа и стали посредством ржавления в земле». Способ превращения железа в сталь через ржавление в земле известен людям с глубокой древности. Например, черкесы на Кавказе закапы­вали полосовое железо в землю, а откопав его через 10— 15 лет, выковывали из него свои сабли, которые могли пере­рубить даже ружейный ствол, щит, кости врага. В земле же­лезо, естественно, ржавело, превращаясь в метагидроксид железа, но одновременно насы­щалось углеродом и азотом при контакте с различными орга­ническими веществами почвы. Ржавчина обладает хорошей сорбционной способностью к различным органическим веществам. После выкапывания ржавое железо вместе с органическими веществами нагрева­ли в горнах, ковали, а затем охлаждали водой — закаливали. Углерод и азот появлялись в поверхностном слое откованного металла, упрочняя его и сообщая ему особую твердость.

Библиографический список:

1.Здорин, Т.Б Камень, рождающий металл /М.:Просвещение.-1984.-1991.-56с.

2.Кузнецова, Н.Е. Химия 9 класс: учебник для общеобразовательных организаций/ Н.Е.Кузнецова.-М.:Вентана-Граф.-2016.-320с.

3.Газета "САДОВОД" №32, 2010г.

4.Степин,Б.Д.,Аликберова,Л.Ф Занимательные задания и эффективные опыты по химии м.: Дрофа.-2008.-430с.

Приложение№1

«Дневник наблюдений»

1-4 день 12.01.2017-15.01.2017 – изучение теории по данной теме

5 день - 16.01.2017 г. - анкетирование среди учеников 9 классов

Вопрос анкетирования	Да	Нет
Помните ли вы термин коррозия металла?	10	15
В вашем доме что-то подвергается коррозии?	25	0
Вы знаете факторы, влияющие на коррозию металла?	7	18
Вы сможете посоветовать родителям способы защиты металла от коррозии?	9	16

Проведение исследования

«Изучение процесса коррозии металла»

Исследование проводится в течение пяти дней.(17.01.-21.01.2017г.)

Под действием внешних условий на металле образуется ржавчина (происходит коррозия металла). В этой работе я  выясню, как влияют внешние условия на скорость коррозии железа.    

Цель: определить условия возникновения коррозии и факторы, влияющие на скорость коррозии.

Оборудование:6 баночек с крышками  пронумерованных от 1 до 6;6 железных гвоздей, медная проволока, алюминиевая проволока, наждачная  бумага, мыло

Реактивы: вода; поваренная соль (NaCI); гидрокарбонат натрия (NaНСО₃).

Ход работы:

1.Перед началом эксперимента изделие из железа (гвозди) промываю с мылом, для удаления слоя масла, который защищает их поверхность от ржавления. Когда гвозди высохнут, зачищаю их поверхность наждачной бумагой и помою кипяченой водой.

2.Пронумеровываю сосуды.

3.Наблюдаю за процессами и реакциями в банках в течение пяти дней  и заполняю таблицу, делаю выводы.

6-й день наблюдения:

Действия	Фото	Результат
1.В 1 банку наливаю холодную воду из-под крана, крышкой плотно не закрываю. 2.Во 2 горячую кипяченую воду. 3.В 3-ю холодную воду из-под крана с 2 столовыми ложками поваренной соли. 4.В 4-ю холодную воду из-под крана с 2-мя столовыми ложками соды. 5.В 5-ю холодную воду из-под крана с 2-мя ложками поваренной соли и кладу алюминиевую проволоку. 6.В 6-ю холодную воду из-под крана с 2-мя ложками соды и кладу медную проволоку. 7.Опускаю в каждую банку железные гвозди.		В первый день ни каких реакций не призошло. Цвет в банках не изменился.Ржавчины на гвоздях не видно.

7-й день наблюдения:

Действия	Фото	Результат
Наблюдаю за изменениями цвета в банке.		В первой банке процесс коррозии пошел первым, т.к. в воде из-под крана больше кислорода, чем в кипяченой воде, которая во 2-й банке.  Остальные банки без изменений.

8-й день наблюдений:

Действия	Фото	Результат
Наблюдаю за изменениями цвета в банке.		Процесс коррозии пошел во 2 ,3 и 5 банке, где раствор поваренной соли, т.к. анион хлора ускоряет коррозию. В растворе соды  4 и 6 банка, коррозия замедлены.

 9-й и 10-й день наблюдения:

Действия	Фото	Итоговый результат
Наблюдаю за изменениями цвета в банке, делаю выводы.		Процесс коррозии лучше всего проявился во 1-й банке, т.к. она была открыта и заполнена водопроводной водой, во 2-й банке тоже заметен процесс корозии, но вода более прозрачна- это объясняется тем, что в банке была залита кипячёная вода, в которой меньше кислорода и процесс корозии идет медленнее. В 3 банке процесс корозии тоже заметен, значит поваренная соль  не замедляет коррозию. В 4-й банке с раствором соды на 5-й день наблюдения корозиия мало заметна, р-р соды замедляет коррозию металла, так как имеет щелочную среду, а в обычной воде коррозия идёт под воздействием растворенного кислорода. 5-й банке коррозия малозаметна. Гвоздь ржавеет медленно, с алюминием ничего не произошло, так как он покрыт оксидной плёнкой. 6 БАНКА: При контакте железа с медью усиливается разрушение железа вследствие электрохимической коррозии, т. к. железо более активный металл, чем медь (в электрохимическом ряду напряжений металлов железо стоит левее меди).) Медь не подвержена коррозии, т.е. не ржавеет. Со временем, от влаги содержащейся в воздухе она зеленеет. Это образуется так называемая патина, покрытие, которое защищает медь от дальнейшей коррозии. Образуется голубой осадок карбоната меди. В этой реакции железо вытесняет медь, которая выделяется из раствора и осаждается на поверхности гвоздя.

11-14 день:17.01.2017-20.01.2017 - Оформление дневника наблюдений, проекта, подготовка презентации.

Анализируя результаты эксперимента,                                                                  я получила следующие выводы:

1. Коррозия – самопроизвольное разрушение металлов, вызванное химическими и электрохимическими процессами, развивающимися на поверхности тела при взаимодействии с внешней средой.

2. Существуют факторы, влияющие на скорость коррозии:

·               Наличие кислорода, растворенного в воде (для электрохимической коррозии). Чем больше кислорода, тем быстрее происходит процесс коррозии.

·        Для гальванической пары скорость коррозии тем больше, чем дальше металлы находятся друг от друга в электрохимическом ряду напряжений.

Влияние среды: а) наличие аниона хлора CI- усиливает коррозию, особенно с менее активным металлом – медью. б) наличие гидроксил иона OH- ослабляет коррозию, т.е. ее скорость уменьшается. в) в чистой воде процесс коррозии идёт медленнее, так как вода слабый электролит.

г) температурный фактор увеличивает скорость коррозии.

Заключение

Коррозия металлов чаще всего сводится к их окислению и превращению в оксиды. Если знать, как бороться с коррозией металла, то можно предохранить металлические изделия от вредного воздействия агрессивной среды. Если же процесс коррозии произошел, то можно правильно найти применение ржавому  мусору. Старые ржавые гвозди можно применить при заливке фундамента под забор в качестве армирования. То же касается и металлического листа, который по своему прямому назначению уже не сгодится. Просто нарезать его узкими полосками – и в траншею вперемешку с цементом.

Железо также играет важную роль и в жизни растений. Некоторые садоводы, зная их любовь к этому микроэлементу, специально закапывают под яблони, кусты крыжовника и смородины ржавые гвозди, консервные банки, мотки проволоки и иные металлические предметы. Ржавея во влажной почве и растворяясь, они постепенно восполняют дефицит железа в растениях. Хорошо отзываются ягодники и на полив «ржавой» водой из бочки, где лежат металлические отходы с содержанием железа. Если положить на несколько дней в поливную воду ржавые гвозди или куски ржавого железа, то это способствует «посинению» цветков гортензии (небольшое количество ржавчины можно также зарыть в землю в районе корней гортензии).

      Однако большая часть ржавчины по своему составу – окись железа, которую растения усваивать не могут. Поэтому излишки будут накапливаться в грунте и могут нанести вред растениям. Более успешно растения усваивают закись (хелат) железа. Гораздо больше для удобрения растений подходит окалина от сварочных или кузнечных работ.
Если у Вас скопилось изрядное количество металлического сырья, которое можно будет продать перерабатывающим заводам.

     Все эти способы улучшат состояние окружающей среды.
В любом случае стоит внимательнее присмотреться к груде заржавевшего металла  на своем участке. Ведь очень многое из того, что без раздумий выбрасывается на свалку, может еще сослужить нам неплохую службу и, возможно, сэкономить семейный бюджет.

Практическая значимость моего исследования состоит в том, что мною сформулированы способы защиты металла от коррозии и использование в нетрадиционных способах  уже заржавевших металлических изделий. Данная работа имеет практическое значение и может быть использована на уроках физики и химии, на факультативных занятиях, а также для самообразования.

Приложение №2

Доклад

Добрый день, участники, зрители и уважаемое жюри!

     Общество не может развиваться без потребления. Для удовлетворения своих потребностей люди организуют хозяйственную деятельность. Основой этой деятельности является производство. Для функционирования производства необходимы аппараты, вспомогательное оборудование, коммуникации. Промышленность Российской Федерации имеет более 20000 предприятий с разнообразными технологиями производства. Оборудование для них изготавливают на основе сплавов черных и цветных металлов, а также из природных или искусственных химически стойких материалов. Со временем оно стареет или разрушается вследствие коррозии. Это приносит не только большие экономические потери, но и приводит к глобальным экологическим катастрофам, например, любое нарушение герметичности газопровода, ядерного или химического реактора из-за коррозионных повреждений может привести к выбросу в атмосферу токсичных веществ,  и что может привести к  негативным изменениям в среде обитания.

2017 год- объявлен годом экологии в России. Поэтому я решила обратить внимание слушателей на проблему коррозии, так как борьба с коррозией является важнейшей проблемой человечества. Чтобы бороться с этой проблемой, нужно знать сущность этого процесса, механизм его протекания, условия, ускоряющие и замедляющие разрушения металла. Поэтому свой исследовательский проект я назвала: «Изучение процесса возникновения коррозии в металлах и определение факторов, влияющих на скорость коррозии».

Я решила начать свое исследование с выявления проблематики коррозии металла и выявление основной причиной коррозии и определения  роли человека в управлении этим процессом, потому что с изделиями из железа мы на каждом шагу встречаемся в быту и знаем, как много хлопот доставляют его ржавление и сама ржавчина

Перед экспериментом я решила провести опрос среди учащихся 9-х классов. Из опроса видно, что почти все учащиеся знают о процессе коррозии, но не все знают факторы, вызывающие коррозию. Мало учащихся задумывались о коррозии, и о её роли в жизни человека.

Дневник наблюдения

Начало исследования.

В течение 5 дней я  проверяла и записывала результаты. За это время банки с гвоздями и их содержимое изменяли свой вид. Опыт был заложен 17.01.2017 года.

1день проверки-18.01.2017года

2 день проверки-19.01.2017года

3 день проверки – 20.01.2017 года

5 день проверки-21.01.2017года

Емкости заполнены:

1б. –холодная вода из-под крана.

2 б.- горячая кипячёная вода.

3 б. – холодная вода из-под крана с 2 ст. ложками поваренной соли.

4б.- холодная вода из-под крана с  2 ст. ложками соды.

5б.-холодная вода из-под крана с 2 ст. ложками поваренной соли и алюминиевой проволокой.

6б.-холодная вода из-под крана с 2 ст. ложками соды и медной проволокой.

В каждую банку был опущен железный гвоздь, заранее промытый с мылом и очищенный шкуркой.

По моим наблюдениям:

Процесс коррозии лучше всего проявился во 1-й банке, т.к. она была открыта и заполнена водопроводной водой, во 2-й банке тоже заметен процесс корозии, но вода более прозрачна- это объясняется тем, что в банке была залита кипячёная вода, в которой меньше кислорода и процесс корозии идет медленнее. В 3 банке процесс корозии тоже заметен, значит поваренная соль  не замедляет коррозию. В 4-й банке с раствором соды на 5-й день наблюдения корозиия мало заметна, р-р соды замедляет коррозию металла, так как имеет щелочную среду, а в обычной воде коррозия идёт под воздействием растворенного кислорода. В 5-й банке коррозия малозаметна. Гвоздь ржавеет медленно, с алюминием ничего не произошло, так как он покрывается оксидной плёнкой.6 БАНКА: при контакте железа с медью усиливается разрушение железа вследствие электрохимической коррозии, т. к. железо более активный металл, чем медь (в электрохимическом ряду напряжений металлов железо стоит левее меди). Медь не подвержена коррозии, т.е. не ржавеет. Со временем, от влаги, содержащейся в воздухе, она зеленеет. Это образуется так называемая патина, покрытие, которое защищает медь от дальнейшей коррозии. Образуется голубой осадок -карбоната меди. В этой реакции железо вытесняет медь, которая выделяется из раствора и осаждается на поверхности гвоздя.

Я сделала общий вывод, что:1. Коррозия – самопроизвольное разрушение металлов, вызванное химическими и электрохимическими процессами, развивающимися на поверхности тела при взаимодействии с внешней средой.2. Существуют факторы, влияющие на скорость коррозии:

·        Наличие кислорода, растворенного в воде (для электрохимической коррозии). Чем больше кислорода, тем быстрее происходит процесс коррозии.

·        Для гальванической пары скорость коррозии тем больше, чем дальше металлы находятся друг от друга в электрохимическом ряду напряжений.

Влияние среды: а) наличие аниона хлора CI- усиливает коррозию, особенно с менее активным металлом – медью. б) наличие гидроксида  иона OH- ослабляет коррозию, т.е. ее скорость уменьшается. в) в чистой воде процесс коррозии идёт медленнее, так как вода слабый электролит. г) температурный фактор увеличивает скорость коррозии.

По результатам моих исследований я предложила моим родителям применение железного ржавого железа с нашего участка.

Приложение №3– Буклет