Урок
№ 42
Тема:
Коррозия металлов и сплавов как результат и фактор загрязнения окружающей
среды, меры по предупреждению коррозии.
Цель:
сформировать
представление учащихся о механизме коррозийных процессов, об их последствиях и
способах защиты от коррозии;
Задачи:
·
познакомить учащихся с сущностью химической и электрохимической
коррозии, со способами защиты от коррозии металлов и сплавов;
·
восстановить в памяти учащихся объяснение
окислительно-восстановительных процессов;
Тип
урока: объяснение нового материала.
Ход урока:
1.
Орг момент
2.
Актуализация знаний
3.
Изучение нового материала:
«Жизнь человеческая подобна железу. Если употреблять его
в дело, оно истирается, если не употреблять – ржавеет»
Катон старший.
Древнеримский философ
-31
января 1951 г. обрушился железнодорожный мост в Квебеке (Канада ), введенный в
эксплуатацию в 1947 г.
- в
1964 г. рухнуло одно из самых высотных сооружений в мире – 400-метровая
антенная мачта в Гренландии.
- Из-за
повреждений нефтепроводов в реки и на грунт выливается нефть.
Что
же объединяет эти примеры? (разрушение металлических изделий)
Этот
процесс и станет предметом нашего изучения на уроке.
Разрушение,
или правильнее разъедание, в переводе на латинский звучит как “кородире”.
Итак, мы сегодня изучаем процесс коррозии металлов. Когда зачитывала эпиграф урока прошу вас дома
поразмышлять над словами философа, что лучше «истираться» – ведя активный
образ жизни, или «ржаветь» не работая?
Коррозия (от
латинского «corrodere» разъедать) – самопроизвольный
окислительно-восстановительный процесс разрушения металлов и сплавов вследствие
взаимодействия с окружающей средой.
Примерно
20% железа ежегодно выплавляемого в мире разрушается от коррозии.
Коррозия – разрушение металлов под действием окружающей среды, при этом металлы
окисляются по схеме:
В
зависимости от вызываемых коррозией повреждений поверхности металлов различают
следующие ее виды:
·
равномерную (сплошную),
·
язвенную,
·
точечную (питтинг).
Как
вы думаете какой вид коррозии самый опасный?
Почему?
(Питтинг – большая глубина поражения и малая площадь)
По механизму протекания коррозия делиться на два вида:
химическая и электрохимическая
I.
Химическая – коррозия, обусловленная взаимодействием металлов с веществами,
содержащимися в окружающей среде (газами или электролитами), при этом
происходит окислительно-восстановительное разрушение металла без возникновения
электрического тока в системе.
Газовая
- химическая коррозия, обусловленная взаимодействием металлов с газами.
Основной
окислитель – кислород воздуха.
Процессы
химической коррозии железа:
2Fe + O2 =
2FeO
4Fe +
3O2 = 2Fe2O3
3Fe +
3O2 = FeO·Fe2O3 (смешанный
оксид железа
(II, III) )
4Fe +
3O2 +
6H2O =
4Fe(OH)3 (на воздухе в присутствии влаги)
Fe(OH)3 t °C→ H2O + FeOOH (ржавчина)
3Fe
+ 4H2O(пар) =
Fe3O4 + 4H2
2Fe +
3Cl2 = 2FeCl3
II.
Электрохимическая – окислительно-восстановительное разрушение сплавов и
металлов, содержащих примеси, с возникновением электрического тока в системе.
АНОД (более активный металл) – разрушается
|
КАТОД (менее активный металл или примесь неметалла, способного
+ ē) – восстанавливается среда
|
Ме0 – nē
→ Men+(процесс окисления)
|
кислая среда: 2H+ + 2ē → H2 (процесс
восстановления)
влажный воздух: O2 + 2H2O + 4ē → 4OH- (процесс
восстановления)
|
Пример:
Электрохимическая
коррозия железной детали с примесями меди во влажном воздухе.
А: Fe0 -
2ē → Fe2+ (Окисление)
К: O2 +
2H2O +
4ē → 4OH- (процесс
восстановления)
Итог:
2Fe + O2 +
2H2O
= 2Fe(OH)2 (белая ржавчина)
4Fe(OH)2 +
2H2O + O2 =
4Fe(OH)3 (бурая ржавчина)
Fe(OH)3 =
FeOOH + H2O
III. Защита
от коррозии:
1).
Металлические покрытия – анодное (покрытие более активным металлом Zn, Cr)
– оцинкованное железо; катодное (покрытие менее активным металлом Ni, Sn, Ag, Au)
– белая жесть (лужёное железо) – не защищает от разрушения в случае нарушения
покрытия.
2).
Неметаллические покрытия – органические (лаки, краски, пластмассы,
резина - гумирование, битум);
неорганические (эмали).
3). Протекторная
защита – присоединение пластины из более активного металла (Al, Zn, Mg)
– защита морских
судов.
4).
Электрохимическая (катодная) защита – соединение защищаемого изделия с катодом
внешнего источника тока, вследствие чего изделие становится катодом. Ток идёт в
противоположном направлении.
5).
Добавление ингибиторов ( в зависимости от природы металла –NaNO2, Na3PO4,
хромат и бихромат калия, ВМС органические соединения), адсорбируются на
поверхности металла и переводят его в пассивное состояние.
5.
Закрепление :
№1. При электрохимической коррозии на поверхности
анода протекает процесс
А) Восстановления
ионов водорода; Б) Окисления металла;
В) Восстановление
молекул кислорода; Г) Окисления молекул водорода.
№2. Почему считают, что рядом со стальной коронкой
(Fе) не рекомендуется ставить золотую (Аu)?
№3. Вот история, произошедшая с норвежским грузовым
судном «Анатина». Трюмы теплохода, направлявшегося к берегам Японии, были
заполнены медным концентратом. Корпус судна сделан был из стали. Внезапно судно
дало течь. Объясните, что произошло.
№4. Какой из компонентов загрязненного городского
воздуха является наиболее коррозионно-активным по отношению к металлам,
особенно при повышенной влажности:
а) N2; б) СО; в) SO2.
№5. Почему
цинк не используют при изготовлении консервных банок для покрытия им железа?
Почему оцинкованное железо идёт на изготовления вёдер, баков?
№6. Как
будет протекать процесс коррозии в том случае, если железную водосточную трубу
прибить к дому алюминиевыми гвоздями?
№7. При
изготовлении луженого железа (белой жести) - железо покрывают оловом, какое это
покрытие - А) Анодное; Б) Катодное? Запишите электродные процессы
№18. Знаменитая
Кутубская колонна в Индии близ Дели вот уже полторы тысячи лет стоит и не
разрушается, несмотря на жаркий и влажный климат. Сделана она из железа, в
котором почти нет примесей. Объясните, почему в данном случае статуя не
подвергается коррозии
6.
Д\з параграф 32 стр 103-106
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.