Протекторная защита от коррозии

Из описанного ранее механизма коррозии следует, что если два металла поместить в раствор электролита (простую или подсоленную воду), то один из них, а именно более активный, начнет испускать электроны и присоединять к образовавшимся ионам гидроксильные группы (ОН) из раствора электролита, а другой, менее активный, будет принимать электроны, присоединяя их к своим ионам. В результате более активный металл - анод - будет окисляться, а менее активный металл - катод - восстанавливаться. Таким образом, анод будет защищать катод от коррозии.

23. Дисперсные системы. Классификация по различным признакам. Поверхностные явления. Строительные материалы.

ПОВЕРХНОСТНОЕ НАТЯЖЕНИЕ , стремление вещества уменьшить избыток своей потенциальной энергии на границе раздела с газовой фазой или др. жидкой или твердой фазой. Благодаря поверхностному натяжению капля Дисперсные системы, образования из двух или большего числа фаз (тел) с сильно развитой поверхностью раздела между ними. В Д. с. по крайней мере одна из фаз — дисперсная фаза — распределена в виде мелких частиц в другой, сплошной, фазе — дисперсионной среде. Д. с. по основной характеристике делятся на грубо (низко) дисперсные и тонко (высоко) дисперсные, или коллоидные системы. В грубодисперсных системах частицы имеют размер от 10^-4 см и выше, в коллоидных — от 10^-4—10^-5 до 10^-7 см. По агрегатному состоянию дисперсионной среды различают газодисперсные системы — аэрозоли (туманы, дымы), пыль; жидкодисперсные — золи, суспензии, эмульсии, пены; твёрдодисперсные — стеклообразные или кристаллические тела с включениями мельчайших твёрдых частиц, капель жидкости или пузырьков газа. Золи — типичные высокодисперсные коллоидные системы, частицы дисперсной фазы которых (мицеллы) участвуют в броуновском движении и потому седиментационно устойчивы.  По интенсивности молекулярного взаимодействия фаз различают лиофильные и лиофобные Д. с. В лиофильных системах молекулярное взаимодействие между фазами достаточно велико иповерхностное натяжение на межфазной границе очень мала. Лиофильные системы образуются самопроизвольно и имеют предельно высокую дисперсность. Обязательное условие существования лиофобных Д. с. — наличие стабилизаторов, веществ, которые адсорбируются на поверхности раздела фаз и образуют защитные слои, препятствующие сближению частиц дисперсной фазы.   Д. с. могут быть бесструктурными (свободнодисперсными) и структурированными (связнодисперсными). Характерная особенность Д. с. — высокая свободная энергия как следствие сильно развитой межфазной поверхности; поэтому Д. с. обычно термодинамически неустойчивы. Они обладают повышенной адсорбционной способностью . Примерами Д. с. могут служить горные породы, грунты, почвы, дымы, облака, атмосферные осадки, растительные и животные ткани; строительные материалы, краски, моющие средства, волокнистые изделия, важнейшие пищевые продукты и многие др.

1. Соединения кальция – известняк, мрамор, гипс ,давно применялись в строительном деле. Вплоть до конца 18 века химики считали известь простым телом.

Кальций называется щелочноземельным металлом, его относят к S – элементам. На внешнем электронном уровне у кальция два электрона, поэтому он даёт соединения: CaO, Ca(OH)2, CaCl2, CaSO4, CaCO3 и т.д. Кальций относится к типичным металлам – он имеет большое сродство к кислороду, восстанавливает почти все металлы из их окислов, образует довольно сильное основание Ca(OH)2.

5. Кальций обладает большой химической активностью по отношению к металлам, особенно к кислороду. На воздухе он окисляется медленнее щелочных металлов, так как окисная плёнка на нём менее проницаема для кислорода. При нагревании кальций сгорает с выделением громадных количеств теплоты: 2Ca + O2 = 2CaO . Ca – 2e = Ca

C водой кальций вступает в реакцию, вытесняя из неё водород и образуя основание: Са + 2H2O = Ca(OH)2 + H2

Получают кальций электролизом расплавленного хлорида кальция или алюминотермическим методом.

6. В промышленности кальций получают следующим способом :

Нагреванием брикетированной смеси СаО и порошка Аl при 1200 °С в вакууме 0,01 – 0,02 мм. рт. ст.; выделяющиеся по реакции:

6СаО + 2Аl = 3CaO · Al2O3 + 3Ca

Пары кальция кондонсируются на холодной поверхности.

24. s-Элементы IА группы. Общая характеристика. Натрий. Содержание в природе. Способы получения. Химические свойства. Соединения натрия: оксид, пероксид, гидроксид, соли.

К s-элементам относятся водород, гелий, щелочные и щелочноземельные эле­менты, а также бериллий и магний. В IA группе Все элементы относятся к активным металлам . К широко распространенным отно­сятся натрий, калий, магний и кальций.

Металлы главной подгруппы первой группы —литий, натрий, калий, бидий, цезий и франций — называются щелочными элементами.

На внешней электронной оболочке атомы щелочных элементов имеют одному электрону. На второй снаружи электронной оболочке у атома г.: содержатся два электрона, а у атомов остальных щелочных элементов -восемь электронов.

Натрий (Natrium)

Натрий – один из наиболее распространенных элементов на Земле (2,0 ат. %). Он обнаружен в атмосфере Солнца и в межзвездном пространстве.

Важнейшие минералы натрия: NaCl (каменная соль, галит), Na₂SO₄10H₂O (мирабилит, глауберова соль), Na₃AlF₆ (криолит), Na₂B₄O₇10H₂O (бура) и др. Огромное количество солей натрия находится в гидросфере. По химическим свойствам это активнейший металл. На воздухе тотчас окисляется, образуя рыхлые продукты окисления. При небольшом подогревании энергично взаимодействует с жидким бромом, серой, йодом, водородом и др. Натрий получают электролизом расплавленного NaCl и реже NaOH. При производстве натрия из NaCl (т. пл. 800C) температуру плавления электролита снижают (до 575 – 585C) добавкой KCl, CaCl₂, NaF или других солей. Натрий хранят в запаянных сосудах или под керосином.

Металлический натрий получают электроли­зом расплава хлорида натрия, к которому для снижения температуры плавле­ния добавляют хлорид кальция..Натрий представляет собой серебристо-белый металл.

Важнейшие соединения натрия с кислородом — это оксид натрия Na2O и пе-роксид натрия Na₂O₂.

Оксид натрия Na2O может быть получен путем пропускания над натрием, нагретым не выше 180 °С, умеренного количества кислорода или нагреванием пероксида натрия с металлическим натрием: Na₂O₂ + 2Na = 2Na₂O.

Пероксид натрия Na₂O₂ образуется при сжигании натрия на воздухе или в кислороде. В заводских условиях пероксид натрия готовят нагреванием рас­плавленного натрия в токе воздуха, освобожденного от СО₂. Получающийся продукт имеет слабо-желтоватую окраску, обусловленную примесью соединения NaO₂, называемого надперекисью натрия.

Пероксид натрия — очень сильный окислитель.

При осторожном растворении пероксида натрия в холодной воде получается раствор, содержащий гидроксид натрия и пероксид водорода. Взаимодействие пероксида натрия с водой представляет собой гидролиз соли, образованной сла­бой кислотой — пероксидом водорода — и сильным основанием — NaOH:

Na₂O₂ + Н₂О <=± NaHO₂ + NaOH;

NaHO₂+H₂O t=± H₂O₂ + NaOH

Основным способом получения гидроксида натрия является электролиз вод­ного раствора хлорида натрия .

25. s-Элементы IIА группы. Общая характеристика. Магний. Нахождение в природе. Химические свойства. Соединения магния.

В главную подгруппу II группы входят элементы бериллий, магний, кальций, стронций, барий и радий. В свободном состоянии они пред­ставляют собой серебристо-белые вещества, более твердые, чем щелочные ме­таллы, с довольно высокими температурами плавления. По плотности все они, кроме радия, относятся к легким металлам.

На внешней электронной оболочке атомы элементов этой подгруппы имеют два электрона, на второй снаружи оболочке у бериллия находится два электро­на, а у остальных элементов -¹- восемь. Гидроксиды кальция, стронция и бария, так же, как и гидрок­сиды натрия и калия, обладают щелочными свойствами. При сжигании щелочноземельных металлов всегда получаются оксиды.

Магний больших количествах встречается в виде карбоната магния, образуя мине­ралы магнезит MgCCb и доломит MgCO₃-CaCO3. Сульфат и хлорид магния входят в состав калийных минералов — каинита KCl-MgSO4-3H2O и карналли­та KCl-MgCl2-6H₂O. Ион Mg²⁺ содержится в морской воде, сообщая ей горький вкус. Общее количество магния в земной коре составляет около 2% (масс).

Магний получают главным образом электролитическим методом. Электроли­зу подвергают расплавы хлорида магния или обезвоженного карналлита.

Магний — серебристо-белый, очень легкий металл.В кислотах магний легко растворяется. Щело­чи на магний не действуют. При нагревании на воздухе магний сгорает, образуя' оксид магния MgO и небольшое количество нитрида магния Mg3N₂. Чистый магний находит применение в металлургии. Магнийтермическим ме­тодом получают некоторые металлы, в частности титан. При производстве неко­торых сталей и сплавов цветных металлов магний используется для удаления из них кислорода и серы. Благодаря высокой температуре плавления (око­ло 3000 °С) оксид магния применяется для приготовления огнеупорных тиглей, труб, кирпичей.

Гидроксид магния Mg(OH)2 получается в виде малорастворимого белого осад­ка при действии щелочей на растворимые соли магния.

Сульфат магния MgSO4-7H2O, или горькая соль, содержится в морской воде.

Хлорид магния MgCl2-6H2O. Образует бесцветные, хорошо растворимые, рас­плывающиеся на воздухе кристаллы.

Карбонат магния MgCO3- Встречается в природе в виде минерала магнезита.

Соли магния содержатся в небольшом количестве во всякой почве и необхо­димы для питания растений, так как магний входит в состав хлорофилла.