§ 26. Корозія металів

Ви вже знаєте, шо багато які хімічні сполуки, в тім числі й оксиди металів, за звичайних умов стійкіші, ніж метали. Саме тому в рудах більшість металів міститься не в чистому вигляді, а у формі хімічних сполук. Доводиться застосовувати складні і дуже енергоємні металургійні процеси, щоб вилучити метали з хімічних сполук, у складі яких вони містяться в рудах. Більшу частину результатів цієї праці віднімає у людей найлютіший ворог металів – корозія (від лат. corrosio–роз'їдання).

Під дією повітря, дощу, снігу, ґрунтової вологи металеві матеріали поступово руйнуються і знову переходять у стан хімічних сполук, подібних до тих, у складі яких вони містяться в рудах.

Корозія – це самочинне руйнування металів і сплавів внаслідок взаємодії їх із зовнішнім середовищем.

Корозія завдає величезної шкоди. Через корозію щорічно втрачається значна частина металевого запасу. Найбільше потерпають від корозії залізо та його сплави. Близько чверті виплавлених заліза, чавуну, сталі витрачається на те, щоб компенсувати збитки, заподіяні корозією. Особливо сильної корозії зазнають металеві матеріали в апаратах хімічної промисловості: тут на них діють кислоти, луги та інші агресивні речовини, до того ж, як правило, при високих температурах і підвищених тисках.

Проте шкода, заподіяна корозією, не зводиться лише до втрат металу через його руйнування. Крім цього, корозія спричинює величезні втрати, які навіть врахувати неможливо, зв'язані з виходом з ладу деталей машин, обладнання, споруд, що кородують. Навіть у разі незначного порушення цілісності парового котла, труби чи якогось апарата, наприклад хімічного, вся споруда стає непридатною. Деталь необхідно або замінити, або відремонтувати. До того ж корозія призводить до забруднення довкілля. Виходить, що збитки від корозії у сотні разів перевищують вартість зруйнованого металу. І, нарешті, надто дорого коштує захист від корозії.

Суть корозії. Причини корозії різні, а суть будь-якої корозії одна: атоми металу під час взаємодії з компонентами довкілля втрачають електрони, тобто окиснюються. Метал, що перебував у вільному стані, перетворюється на різні сполуки: оксиди, гідроксиди тощо.

Найбільш небезпечними для металів компонентами довкілля є кисень О₂, водяна пара Н₂О, карбон (ІV) оксид СО₂, сульфур (ІV) оксид SO₂ та нітроген (ІV) оксид NO₂. Корозійне руйнування заліза та його сплавів у атмосфері кисню зумовлене перебігом такої реакції:

4Fe + ЗО₂ = 2Fe₂O₃

Часто корозія розвивається у вологому повітрі, коли на поверхні металу утворюється найтонша плівка вологи, а також у разі контакту металу з розчином електроліту. Наприклад, корозія заліза у вологому повітрі пояснюється перебігом кількох реакцій, серед яких є такі:

2Fe + О₂ + 2H₂O = 2Fe(OH)₂

4Fe(OH)_{2 +} О₂ + 2H₂O = 4Fe(OH)₃

Захист металів від корозії. Залежно від природи металу, умов, а також призначення металевих виробів застосовують різні способи боротьби з корозією. Один із найпоширеніших способів захисту металів від корозії–металеві та неметалеві покриття.

Металеві вироби вкривають іншими металами: їх нікелюють, хромують, оцинковують тощо. Одним із найдавніших способів захисту сталевих і мідних виробів від корозії є гаряче лудіння, наприклад посуду (вкриття оловом). Незважаючи на дефіцитність олова, близько половини усього видобутку його витрачається на захист металів. Луджені листи сталі називають білою жерстю. Вона використовується в основному для виготовлення консервних банок.

До неметалевих покриттів належить покриття металевих виробів лаками, фарбами, емаллю, каучуком (гумування виробів).

Для сповільнення корозії металевих виробів, які стикаються з кислотами, нині широко застосовують інгібітори –уповільнювачі корозії.

Важливим способом захисту металів є виготовлення сплавів, стійких до корозії. Так, багато інструментів, деталі машин, предмети побуту виготовляють з неіржавної сталі та інших сплавів, стійких до корозії.

Завдання для самоконтролю

161. Що називається корозією? Наведіть приклади руйнування металевих виробів внаслідок корозії.

162. Чи можна вважати корозією: а) те, що натрій на повітрі швидко окиснюється; б) взаємодію цинку з хлоридною кислотою; в) добування водню взаємодією заліза з перегрітою водяною парою?

163. Напишіть йонне рівняння процесу корозійного руйну вання сталі (сплав заліза з вуглецем) у хлоридній кислоті.

164. Які основні способи захисту металів від корозії ви знаєте? Наведіть приклади із власних спостережень.

165. Чим визначається вибір способу захисту металу від корозії?

166. Що таке інгібітор? Чим інгібітор відрізняється від ката лізатора?

167. У розчин купрум (ІІ) сульфату насипали залізні ошурки масою 4,8 г. Які речовини утворились і яка їхня маса?

168*. Визначити масу окалини, що утворилася на залізній пластинці внаслідок тривалої взаємодії з повітрям об’ємом 10 л (н. у.).