Коррозия металлов
.pdf
ГУАП КАФЕДРА № 31
ОТЧЕТ ЗАЩИЩЕН С ОЦЕНКОЙ
ПРЕПОДАВАТЕЛЬ
Доцент.канд.хим.наук
должность, уч. степень, звание подпись, дата инициалы, фамилия
ОТЧЕТ О ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЕ №3
Коррозия металлов
vk.com/club152685050 по курсу: ХИМИЯ vk.com/id446425943
РАБОТУ ВЫПОЛНИЛ |
|
СТУДЕНТ ГР. № |
инициалы, фамилия |
подпись, дата |
Санкт-Петербург 2019
Лабораторная работа №4
Коррозия металлов
Цель работы: ознакомление с механизмами и скоростями
коррозионного разрушения металлов. |
vk.com/club152685050 |
|
vk.com/id446425943 |
Методические указания
Коррозия (от латинского corrosio-“разъедание”) — это разрушение конструкций и изделий из металлических материалов (металлов и сплавов), происходящее вследствие их физико-химического взаимодействия с окружающей средой, которую называют коррозионной (или агрессивной), а образовавшиеся химические соединения — продуктами коррозии.
Электрохимическая коррозия – наиболее распространенный тип коррозии. Электрохимическая коррозия – это разрушение Ме, сопровождающееся появлением электрического тока в результате работы множества макро- и микрогальванических пар.
Механизм электрической коррозии разделяется на 2 самостоятельных процесса:
1)Анодный процесс – переход Ме в раствор в виде гидратированных ионов с составлением эквивалентного количества электроном в металле:
(-)А: Ме+mH2O → [Me(H2O)m]1+ + ne´
2)Катодный процесс – ассимиляция избыточных электронов в Ме каким-либо деполяризаторами( молекулами или ионами раствора, которые могут восстанавливаться на катоде):
(+)К: О2+4e´ + Н2О → 4ОН- в нейтральных средах
При коррозии в кислых средах:
(+) К: Н∙Н2О + e´ → 1/2Н2↑ + Н2О
Металл, имеющий более отрицательный электродный потенциал, является анодом и подвергается окислению, т.е. коррозии. Металл, имеющий более положительный потенциал, служит катодом.
Причиной электрохимической коррозии металлов является наличие на их поверхности микроскопических короткозамкнутых гальванических элементов, возникающих вследствие неоднородности Ме и его контакта с окружающей средой.
Химическая коррозия имеет место в среде не электролитов, т.е. вещества, не проводящих ток. При этом окисление Ме происходит при непосредственной передаче e´ от Ме к окислителю:
Ме + Ох → Меn+ + Red
При этом не возникает электрический ток. Химическая коррозия Ме возникает в таких средах, как сухие инертные газы, жидкие не электролиты(нефть, масла и другие неполярные растворители).
Методы защиты от коррозии: (1)Изменение свойств среды; (2)Изменение свойств коррозирующего Ме; (3)Отделение Ме от коррозийной среды.
Методы изменения свойств среды: (1)Понижение концентрации деполяризатора; (2)Удаление из среды стимуляторов коррозии (анионов); (3)Использование веществ, замедляющих коррозию.
Методы изменения свойств коррозирующего Ме:
Введение легирующих добавок в Ме или сплав. Одни тормозят катодные процессы, другие – анодные.
Методы отделения Ме от коррозийной среды:
Защитные покрытия бывают Ме и неМе. Металлические покрытия могут различаться по способу нанесения и могут быть катодными и анодными.
Анодные покрытия имеют электродный потенциал более отрицательный, чем электродный потенциал заменяемого Ме.
Выполнение работы
Задание 1: Проведение качественных реакций, позволяющих обнаружить ионы Ме, перешедших при анодном процессе коррозии в раствор.
Приборы и реактивы: раствор ZnSO4 , FeSO4 , и K3 [Fe(CN)6], набор пробирок.
Ход работы: Налить в пробирки 1-2 мл раствора солей:
а) Zn(SO)4 и несколько капель K3 [Fe(CN)6]; vk.com/club152685050 б) Fe(SO)4 и несколько капель K3 [Fe(CN)6]; vk.com/id446425943
Обработка результатов:
а) 3ZnSO4 + 2K3 [Fe(CN)6]3- → Zn3[Fe(CN)6]2↓ + 3K2SO4 3Zn2+ + 2[Fe(CN)6]3- → Zn3[Fe(CN)6]2↓ - жёлтый осадок
б) 3FeSO4 + 2K3[Fe(CN)6]3- → Fe3[Fe(CN)6]↓ + 3K2SO4 3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- → Fe3[Fe(CN)6]2↓ - тёмно-алый осадок
Задание 2: Изучение механизма коррозии металла при непосредственном контакте в нейтральной среде. Опыт, проводится в U образной пробирке.
Лабораторная установка:
vk.com/club152685050
vk.com/id446425943
Ход работы: В U-образную трубку налить 5-10 мл водного раствора NaCl . В него погружаются пластины металлов, соединенные между собой при помощи зажимов. Пластины металлов должны быть тщательно зачищены наждачной шкуркой, а место контакта пластины и зажима находится вне раствора.
Обработка результатов:
1.Zn – Fe Анодные и катодные процессы коррозии: А(-): Zn - 2e´ → Zn2+
(Fe)K(+): O2 + H2O + 4e´ → 4OH-
2.Соответствующие реакции, при помощи которых был обнаружен ион Ме в растворе:
2Zn + O2 + 2H2O → 2Zn(OH)2
3. Схема гальванического элемента:
(-)А: Zn|O2,H2O(NaCl)|O2 | 2OH- K(+)
1. Cu – Fe Анодные и катодные процессы коррозии:
А(-): Fe - 2e´ → Fe2+
(Cu) K(+): O2 + H2O + 4e´ → 4OH-
2. Соответствующие реакции, при помощи которых был обнаружен ион Ме в растворе:
2Fe + O2 +2H2O → 2Fe(OH)2 |
vk.com/club152685050 |
|
vk.com/id446425943 |
||
|
||
3. Схема гальванического элемента: |
||
(-)А: Fe|O2,H2O (NaCl)|O2| 2OH- K (+)
3Zn2+ + 2[Fe(CN)6]3- → Zn3[Fe(CN)6]2↓ - жёлтый осадок 3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- → Fe3[Fe(CN)6]2↓ - тёмно-синий осадок OH- + фенолфталеин → малиновый окрас.
Задание 3: Изучение механизма коррозии Ме при их непосредственном контакте в кислой среде.
Лабораторная установка:
Ход работы: В фарфоровую чашечку налить 10% раствор HCl . В раствор опустить два метала Al и Cu , и наблюдать за поведением металлов.
Обработка результатов: Признаки водорода выделяются у Al. 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑ ; Cu + HCl →
Если привести металлы в контакт друг с другом, то пузырьки водорода будут выделяться на Al, т.к. Al – анод.
2Al + 6H+ → 2Al3+ + 3H2↑
(-) A: Al - 3e´ → Al3+
(Cu) (+) K: 2H+ + 2e´ → H2↑
(-) A: Al[Cu]HCl|H+|H2 K(+)
Вывод: Я ознакомился с механизмом и скоростями коррозийного разрушения металлов.
vk.com/club152685050
vk.com/id446425943