Паспорт роботи Реактиви, посуд, прилади, таблиці.

1. акумуляторна сірчана кислота	7. розчин роданіду амонію NH4CNS.
2. азотна кислота	8. штатив з пробірками
3. хлористоводнева кислота	9. циліндр на 250 мл,
4. розчин нітрату срібла	10. ареометр
5. розчин дифеніламіну	11. акумулятор
6. розчин сульфіду натрію

Експериментальна частина Техніка безпеки.

Під час роботи з електролітом треба дотримуватися техніки безпеки. При попаданні сірчаної кислоти на одяг або тіло її треба змити водою або слабким розчином питної соди.

Робота складається з визначення домішок в акумуляторній сірчаній кислоті. Для відкриття тих чи інших домішок, у кількостях, що перевищує норми ГОСТом, треба виконати всі досліди, що даються у методичних вказівках і порівняти здобуті результати з еталоном, який є у лабораторії. Реакції, що проходять, записати у вигляді іонних рівнянь.

Дослід №1. Визначення зовнішнього вигляду.

Кислота, яка перевіряється повинна бути прозорою і безбарвною. В ній не повинно бути осаду або частинок.

Дослід №2. Визначення густини кислоти.

Для визначення густини, кислоту, яка випробується, треба налити у циліндр ємністю 250 мл, занурити в неї сухий чистий ареометр так, щоб він не торкався стінок циліндра. Відлік ведеться зверху вниз з точністю 0,03.

Густина електроліту змінюється в залежності від ступені зарядження акумулятору. В результаті складних електрохімічних процесів під час зарядження густина електроліту підвищується, а під час розрядження – знижується. Межи густини електроліту під час зарядження залежить від кліматичних умов його роботи. Наприклад, в умовах низьких температур, щоб уникнути замерзання електроліту, потрібна підвищена його густина.

Шляхом досліду було знайдено, що електроліт з густиною 1,220 г/см³ замерзає при температурі –34⁰С; в той самий час електроліт з густиною 1,16 г/см³ вже замерзає при температурі –16.

Дослід №3. Відкриття різних домішок.

Визначення хлористоводневої кислоти (іонів хлору СІ^-) засновано на утворенні нерозчинного осаду AgCI. При незначних кількостях хлориду срібла спостерігають біле помутніння.

Для проведення досліду у пробірку налийте 1-2 мл кислоти, яку аналізуємо, додайте декілька крапель азотної кислоти і 2-3 краплини розчину нітрату срібла. Розчин різко змішайте і спостерігайте утворення осаду в випадку присутності іонів хлору. Напишіть рівняння реакції.

Визначення азотної кислоти (іонів NO₃^-) або азотного ангідриду засновано на утворенні забарвленої у синій колір сполуки, що є продуктом взаємодії азотної кислоти і дифеніламіну.

У пробірку налийте 1-2 мл кислоти, яку аналізуємо і 4-5 крапель розчину дифеніламіну у концентрованій сірчаній кислоті. Спостерігайте появу синього кольору при наявності азотної кислоти або її ангідриду.

Визначення заліза ( іонів заліза Fe³⁺) засноване на утворенні криваво-червоної сполуки Fe(CNS)₃ при взаємодії іонів заліза з роданідом амонію (NH₄CNS).

У пробірку налийте 2-3 мл кислоти, що аналізуєте, і додайте 2-3 краплини роданіду амонію. При наявності в електроліті іонів Fe³⁺ спостерігається червоне забарвлення розчину. Напишіть рівняння реакції.

Визначення іонів важких металів (Pb²⁺, Ag⁺ , Cu²⁺) засновано на утворенні нерозчинних забарвлених сполук відповідних сульфідів при дії сірководню або сульфіду натрію.

У пробірку налийте 1-2 мл кислоти, яку аналізуєте, і додайте 1-2 мл сульфіду натрію. Йони важких металів визначаються сумарно. Потемніння розчину і утворення темно-коричневого осаду вказує на присутність нерозчинних сульфідів.

Напишіть рівняння реакції у скороченій іонній формі.

По результатам дослідів зробить висновок, щодо придатності даної кислоти у якості акумуляторній.

Лабораторна робота №16.

КОРОЗІЯ МЕТАЛІВ ТА МЕТОДИ ЗАХИСТУ ВІД КОРОЗІЇ.

Мета роботи – ознайомлення студентів з основними типами корозії і способами захисту металів від корозії.

ВИМОГИ ДО ЗНАНЬ ТА УМІНЬ

Студент повинен знати: -у чому сутність хімічної та електрохімічної корозії;

- фактори, що впливають на корозію;

- методи захисту металів від корозії.

Студент повинен вміти: - визначити тип корозії;

- описати катодні і анодні процеси електрохімічної корозії;

- вибрати найбільш ефективні методи захисту металів від корозії.

ТЕОРЕТИЧНА ЧАСТИНА

Одним з факторів, що знижують надійність і машин і обладнання, є корозія металів. Більш за всіх страждають від корозії залізо та його сплави. Знайдено, що кожен рік губиться від корозії біля 25% виплавлених за такий самий строк металів і сплавів. Але метали від корозії не є єдиною шкодою, що вона робить: корозія робить великі предмети нездатними до використання.

В залежності від агресивності середовища розрізняють хімічну і електрохімічну корозію.

Хімічна корозія відбувається в середовищах неелектролітів у результаті хімічної взаємодії. Розрізняють газову хімічну корозію, яка має місце у сухих газах (кисневі, хлороводні, сірчистому газі тощо) і рідинну, що протікає у рідинах (бензині, гаслі, мастилі) у відсутності вологи.

Електрохімічна корозія відбувається в середовищах електролітів і супроводжується виникненням електричного струму. Має місце у розчинах кислот, лугів, солей, морській воді, у вологому повітрі, якій містить розчинені гази. Це найбільш поширений вид корозії. Електрохімічне руйнування металів обумовлене появленню електричного струму в середині системи.

Метали, що застосовуються у техніці, містять домішки різних металів. Внаслідок зіткнення їх з агресивним середовищем утворюються гальванічні елементи, в яких більш активний метал безперервно руйнується, переходячи у розчин електроліту у вигляді катіонів. Тому електрохімічна корозія характеризується анодним окисленням металів.

Роботу вищезазначених гальванічних елементів можна пояснити на основі величин стандартних електродних потенціалів відповідних металів. Наприклад, під час контакту заліза з міддю виникає гальванічний елемент, в якому анодом є залізо, а катодом – мідь(мал.).

Схема корозії заліза з включенням міді.

Внаслідок роботи такого елементу мають місце такі окисно – відновні процеси:

На аноді: 2Fe + 4ē → 2Fe²⁺ (окислення)

Атоми заліза віддають електрони і переходять у розчин у вигляді Fe²⁺.

На катоді: О₂ + 2Н₂О + 4ē → 4ОН^- (відновлення)

Електрони, що переходять з аноду на катод, відновлюють кисень, розчинений у плівці води на поверхні катоду.

Вторинні процеси: 2Fe²⁺ + 4OH^- → 2Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂ + O₂ + 2 H₂o → 4Fe(OH)₃

Йони Fe²⁺ сполучаються з іонами ОН^- утворюючи білу іржу, яка окислюється киснем повітря у присутності вологи до бурої ржи Fe(OH)₃. Склад іржи може змінюватися в залежності від умов її утворення. Частіш за все вона має склад Fe₂O₃·Н₂О або 4Fe(OH)₃. Крім того ржа містить Fe₂O₄ .

Корозія, яка супроводжується відновленням кисню, має місце у воді, повітрі і ґрунті. Коли у середовищі присутня значна кількість іонів водню, то окислювачем є іони Н⁺ (корозія у кислому середовищі):

2Н⁺ +2ē → Н₂

Майже всі метали у техніці є неоднорідними і наявність у них різних домішок веде до виникнення на поверхні великої кількості мікрогальванічних пар. Роль електроліту виконує гігроскопічна волога, що утворює на поверхні металу плівки товщиною у декілька десятків молекулярних шарів.

Той компонент окисленого середовища, який здатний поглинати загублені металом електрони, називається деполяризатором.

Якщо деполяризаторами є катіони водню, то має місце воднева деполяризація, а якщо атоми кисню – киснева деполяризація.

Захист від корозії здійснюється різними способами в залежності від природи металу, його призначення та умов експлуатації. З одного боку, збільшують корозійну стійкість металу; з другого – знижують корозійну стійкість навколишнього середовища.

До основних методів захисту металів можна віднести такі: захисні покриття (неметалеві, металеві та хімічні); захист електричним струмом (електрохімічний), одержання сплавів, зміна агресивності середовища тощо.

Захисні покриття. Неметалеві – покривання поверхні металів фарбою, лаком, емаллю, смолою тощо.

Металеві – покривання одних металів іншими, можна здійснювати 4 способами:

1. Гальванічний спосіб.

2. Гарячий спосіб.

3. Спосіб металізації.

4. Спосіб алітірування.

В залежності від положення металів у ряді напруги, розрізняють анодне і катодне.

У випадку анодного покриття метал, що виконує роль покриття, має меншу величину стандартного електродного потенціалу, ніж метал, який підлягає захисту (наприклад, оцинковане залізо).

У випадку катодного покриття стандартний електродний потенціал покриття більший, ніж потенціал основного металу (наприклад, вилуджене залізо).

Хімічні – це покривання поверхні металу шаром оксидів або солей. Наприклад оксидування (вороніння) – утворення оксидів FeO, Fe₂O₃, AI₂O₃ тощо; фосфатування – утворення солей ортофосфорної кислоти Fe(Н₂РО₄)₂, Mn(Н₂РО₄)₂; пасивування поверхні металів йде під впливом концентрованої азотної кислоти.

Протекторний захист від корозії здійснюється шляхом прикріплення більш активного металу до конструкції, через певну відстань.

Захист електричним струмом (електрохімічний) застосовується для зменшення корозії підземних споруд. Ділянка, що потребує захисту, підключається до катоду зовнішнього джерела постійного струму, а анодом є брухт.

Дуже ефективним захистом є зміна складу метала за рахунок введення до його складу спеціальних легуючих домішок. Наприклад, нержавіючі сталі (вводять до складу сталі хром, марганець, нікель, вольфрам, молібден).

Зміна складу агресивного середовища.

Це досягається введенням у склад середовища речовин (інгібіторів), які уповільнюють корозію.

Інгібітори дають можливість знижувати швидкість взаємодії металу з агресивним середовищем. Інгібітори широко застосовуються у різних випадках. Під час кислотного травлення, з метою розчинення ржи, знімання оксидних плівок, вилучення накипу тощо, введення таких інгібіторів як УНЧ, ПБ-5, уротропіну (СН₂)₆N₄ або тіосечовини (NН₂)₂СS у кількості 0,1-1% дозволяє у сотні разів уповільнити швидкість розчинення самого металу. Для зменшення ржавіння металу у воді та нейтральних розчинах електролітів застосовують бензоат натрію С₆Н₅СООNa або деякі аміни та їх азотистокислі солі.