Отчеты по лабораторным работам / лаба 8 / лаба 8

Цель работы:

1. провести опыты по химической и электрохимической коррозии;

2. научиться определять анод и катод коррозионной гальванопары;

3. изучить методы защиты металлов от коррозии.

Теоретическая часть:

1. Химическая коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металлов за счет прямого взаимодействия их с токонепроводящей внешней средой (газ, жидкий неэлектролит).

Электрохимическая коррозия – это разрушение металла в результате электрохимического взаимодействия с электролитами.

2. Основным признаком химической коррозии является то, что она происходит без возникновения в системе электрического тока.

Электрохимическая коррозия протекает на поверхности металлов под действием электрических токов, т.е. наряду с окислительными процессами, характеризующимися отдачей электронов, протекают и чисто электрические процессы – перенос электронов в результате образования гальванических микроэлементов вследствие дифференциации поверхности на катодные и анодные участки.

3. Оксидирование – преднамеренное окисление поверхностного слоя металлических изделий. Образующиеся в результате оксидирования окисные пленки предохраняют изделия от коррозии, имеют декоративное значение, служат в качестве электроизоляции, являются основой для нанесения на них защитных покрытий — лака, краски, жировой смазки и т.д. Оксидирование осуществляется химическим (в воздухе или жидкой среде — щелочах, кислотах) или электрохимическим (анодирование) методами. В зависимости от режима оксидирование и состава сплава получают окисные плёнки толщиной от долей микрона до 500—600 мкм. Оксидированию подвергают изделия из стали, чугуна, алюминиевых, медных, цинковых и др. сплавов.

4. Ингибирование – замедление коррозии при помощи ингибиторов.

Ингибиторы химические, вещества, тормозящие разнообразные химические реакции; находят широкое применение для предотвращения или замедления нежелательных процессов, например коррозионного разрушения металлов, окисления топлив, смазочных масел и пищевых продуктов, полимеризации, старения полимеров

Практическая часть:

Опыт I: Коррозия натрия на воздухе.

Кусочек натрия разрезаем и обращаем внимание на блестящую поверхность свежего среза металла. Через некоторое время наблюдаем потускнение поверхности среза. Металлический натрий очень быстро взаимодействует с кислородом воздуха, при этом образуется оксидная пленка.

2Na + O₂ → Na₂O₂

2 Na⁰ – e → Na⁺

1 O₂ + 2e → O₂ ^2-

Вывод: Окисление натрия происходит в месте контакта металла с окислителем. Продукт коррозии перекись натрия.

Опыт II: Электрохимическая коррозия оцинкованного и луженного железа.

Проводим качественную реакцию на ионы железа двухвалентного.

3FeSO₄ + 2K₃[Fe(CN₆)] → Fe₃[Fe(CN)₆]₂ + 3K₂SO₄

3Fe²⁺ + 2[Fe(CN₆)]^3- → Fe₃[Fe(CN)₆]₂

Приготовим в двух пробирках растворы электролита:

H₂O + K₃[Fe(CN₆)] + H₂SO₄

В приготовленные растворы опустим две гальванопары.

Fe/Sn – наблюдаем характерное окрашивание для Fe²⁺;

Fe/Zn – не наблюдаем характерного окрашивания.

Механизм коррозионного процесса:

1. Fe/Sn

= -0,32 В (А) Fe⁰ – 2e → Fe²⁺

= -0,25 В (К) 2H⁺ + 2e → H₂⁰

Роль анода выполняет металл с меньшим электродным потенциалом, т.е. Fe.

Схема электрохимической коррозии:

Электроны движутся от Fe к Sn, в растворе движутся ионы. В результате, кроме первичных реакции, на электродах в растворе протекают вторичные реакции.

3Fe²⁺ + 2[Fe(CN₆)]^3- → Fe₃[Fe(CN)₆]₂

При местном нарушении защитного покрытия олова происходит разрушение железа как металла имеющего меньший потенциал.

2. Fe/Zn

= -0,32 В (К) 2H⁺ + 2e → H₂⁰

= -0,84 В (А) Zn⁰ – 2e → Zn²⁺

Роль анода выполняет металл с меньшим потенциалом, т.е. Zn.

В раствор переходят ионы Zn и идет вторичная реакция

3Zn²⁺ + [Fe(CN₆)]^3- → Zn₃[Fe(CN₆)]₂

Т.к. в растворе нет ионов Fe²⁺, то и не образуется турнбулевая синь.

При местном нарушении покрытия из Zn будет происходить растворение Zn, т.к. его потенциал меньше.

Вывод: Электрохимическая коррозия в отличие от химической протекает по стадиям: анодные и катодные процессы; движение электронов и ионов, т.е. сопровождается возникновением электрического тока.

Опыт III: Действие ингибитора на коррозию Zn.

В две пробирки с соляной кислотой опускаем по кусочку Zn.

2HCl + Zn → ZnCl₂ + H₂↑

Zn⁰ – 2e → Zn²⁺

2H⁺ + 2e → H₂↑

Когда выделение водорода станет интенсивным добавляем уротропин. Наблюдаем уменьшение интенсивности выделения водорода в пробирке с уротропином.

Вывод: Уротропин выполняет роль ингибитора и замедляет растворение цинка.