Савицкая
М.Г.
Тема: Коррозия
металлов.
Цели:
1.
Дать понятие о коррозии Ме, классификации коррозионных процессов и способах
защиты от коррозии.
2.
Развивать внимание, память, речь, аналитическое мышление, способность делать
выводы.
3.
Воспитывать любовь к предмету.
Тип
урока: комбинированный
Метод:
рассказ с элементами беседы
Ход
урока:
I.
Орг. момент.
II.Опрос:
1.
Какие формы существования Ме в природе вам
известны?
2.
Что такое минералы? Руды? Металлургия?
3.
Перечислите виды металлургических
производств и объясните их основные принципы.
4.
Пирометаллургия.
5.
Гидрометаллургия.
6.
Электрометаллургия.
III. Изучение
нового материала:
«Ржа железо ест» - гласит рус народ поговорка.
Коррозия
(лат. разъедать)– это самопроизвольное разрушение Ме и их сплавов под действием
окр среды, при котором они теряют свои св-ва.
Ежегодно из-за коррозии теряется ≈ ¼ всего
произведенного в мире Fe. но не только
потеря Ме, но и порча изготовленных из них изделий обходится очень дорого.
Затраты на ремонт или на замену деталей судов, автомобилей, аппаратуры хим
производств, приборов и коммуникаций во много раз превышают стоимость Ме, из
которого они изготовлены.
Коррозия вызывает серьезные экологические последствия:
утечка газа, нефти, хим в-в из разрушенных коррозией трубопроводов приводит к
загрязнению окр среды.
Коррозия разрушает и памятники культуры. Кремль –
символ Москвы, статуя свободы и небоскребы – символы Нью-Йорка, шпили – символы
Санкт-Петербурга, а Эйфелева башня – символ Парижа. Но башня изготовлена из
обычной стали и неотвратимо ржавеет и разрушается. Для борьбы с этими явлениями
Эйфелеву башню красили 18 раз, отчего ее масса (9000 т) каждый раз ↑ на 70 т.
Коррозия наносит не только прямой ущерб, но и
косвенный – тратятся огромные средства на борьбу с этим явлением.
Классификация коррозии Ме:
1. По
процессам:
А) Химическая (атмосферная)–
это процесс разрушения Ме в рез-те их химического взаимодействия с в-вами окр
среды. Среда не проводит эл ток. Разрушение происходит непосредственно под д-ем
O2,
CO2,
H2S,
SO2,
H+.
Атмосферная коррозия происходит во влаж среде при обычной t0.
При этом поверхность Ме покрывается тонкой пленкой воды, в которой растворяются
перечисленные в-ва, газы, находящиеся в атмосфере. Например, Fe
во влажном воздухе окисляется и покрывается ржавчиной, которая состоит из
гидратированного оксида железа (III):
4Fe
+ 3 O2
+ 6H2O
→ 4Fe(OH)3↓
Fe0
- 3ē → Fe3+
окисление
O20
+ 4ē → 2O2-
окислитель
Но химически чистое Fe практически не корродирует, а в сплавах (сталь, чугун) – ржавеет. Зн
неоднородность - причина коррозии.
В воздухе могут содержаться CO2
и SO2.
В рез-те их взаимод-я с водой обр-ся H2CO3
и H2SO4,
при диссоциации которых образуются ионы Н+, способные окислять атомы
Ме:
Fe0
+ 2H+
→ Fe2+
+ H20↑
Б) Электрохимическая коррозия
– это разрушение Ме, которое сопровождается возникновением эл тока. Это такая
коррозия, в рез-те которой наряду с химическими процессами (отдача ē атомами
корродируемого Ме – процесс окисления) протекают электрические (перенос ē от
одного изделия к другому). Данный вид коррозии возникает с Ме в р-ре
электролита. Все используемые Ме сод-жат различ примеси, и тонкая пленка воды,
растворив CO2
и др газы, становится электролитом, который вместе с Ме и его примесями
образует множество гальванических пар.
Гальванический элемент – это устройство для преобразования Е хим связи в Е
электрическую. Состоит из 2-х пластин (электродов), изготовленных из различных
Ме и погруженных в р-р электролита. Такая сис-ма позволяет пространственно
разделить ок-восст реакции: окисление происходит на одном электроде, а
восстановление – на другом. При этом ē передаются по внешней цепи. Тоже
происходит в сплавах Ме. При этом ē от более активного Ме переходит к менее
активному. При этом у пов-ти менее актив Ме восстанавливается Н20
(2Н+ + 2ē → Н20), а более актив Ме
– окисляется. Эти процессы ведут к разрушению Ме и их сплавов.
Например, Zn и Cu в р-ре H2SO4.
Если поместить Zn в р-р H2SO4,
то сначала реакция протекает энергично, а затем постепенно замедляется. Однако,
если прикоснуться к кусочку Zn
медной проволокой, то реакция заметно ускоряется. При этом происходит
следующее. В р-рах с кислотами атомы Zn
окисляются ионами Н+ в ионы Zn2+,
которые переходят в р-р: Zn0
+2Н+ → Zn2+
+ Н20. В рез-те этого в кристаллической решетке Zn
накапливается избыток ē. По мере их накопления дальнейший переход Zn2+
в р-р все более затрудняется, т.к. они все сильнее удерживаются избытком ē в
кристаллической решетке. Зн пр-сс
Zn + H2SO4→
замедляется.
Cu
находится за Н в ряду и с H2SO4(разб)
не реагирует, в кристаллической решетке Сu
ē не накапливаются. А при соприкосновении Zn
и Сu
свободные ē от Zn переходят к Сu
и восстанавливают на ее пов-ти ионы водорода: 2Н+ + 2ē → Н20↑.
Освобождаясь от избыточных ē Zn
снова энергично посылает свои ионы Zn2+
в р-р, а появляющиеся избыточные ē вновь переходят к Сu
и т.д. Зн Zn быстрее разрушается.
Это явление хар-но и для др пар Ме. Коррозия
происходит быстрее, если Ме нах-ся в контакте с др менее актив Ме. Причем, Ư
разрушения Ме тем >, чем > разность электрических потенциалов
соприкасающихся Ме. т.е. чем дальше Ме стоят друг друга в электрохимическом
ряду напряжений Ме.
При взаимном контакте Ме в присутствии электролита
один из Ме (в ряду левее) заряжается «-», т.к. он получает ē, а другой – «+».
Аналогично происходит коррозия сплавов, являющихся
чаще всего неоднородными. В присутствии электролитов одни участники поверхности
сплава играют роль катода, а другие – роль анода.
Изучение сущности пр-сса коррозии помогает предвидеть
меры борьбы с ней.
Меры борьбы с коррозией:
1. Применение
химически стойких сплавов: нержавеющие стали, содержащие до 18% Cr и 10% Ni;
2. Применение
защитных покрытий:
а) металлами, образующими на своей пов-ти
прочные пленки (хромирование, никелирование, золочение…);
б) лаками, красками, эмалями, смолами,
создающими защитные пленки;
3. Подавление
влияния коррозионной среды – введение ингибиторов;
4. Электрохимические
методы:
a) Катодная
защита – защищаемая конструкция присоединяется к «-» полюсу источника
электроэнергии;
b) Метод
протектора – к защищаемому Ме присоединяется лист более активного Ме –
протектора.
IV.
Закрепление:
1.
№ 1,2 стр. 51 письм.
2.
К куску Fe,
находящемуся в р-ре HCl, прикоснулись
цинковой проволокой. Повлияет ли это на Ư и хар-р хим реакции Fe
+ HCl
→?
3.
Требуется скрепить железные детали. Какими
заклепками следует пользоваться: медными или цинковыми?
4.
Почему многие детали машин быстрее
корродируют вблизи промыш олбъектов?
V.
Д/з: § 10
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.