10

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра физической химии

отчет

по лабораторной работе №7

по дисциплине «Химия»

Тема: Коррозия и защита металлов

Студент гр. 0501		Конунников Г.А.
Преподаватель доц., к. х. н.		Рахимова О.В.

Санкт-Петербург

2020

Цель работы: Изучение влияния некоторых факторов на протекание процессов химической и электрохимической коррозии и методов защиты металлов от коррозии.

Основные теоретические положения

Коррозия это – процесс самопроизвольного разрушения металлов и их сплавов под влиянием внешней среды.

Химическая коррозия – результат протекания таких химических реакций, в которых после разрушения металлической связи, атомы металла и атомы, входящие в состав окислителей, образуют химическую связь.

Электрохимическая коррозия – процесс взаимодействия металла с коррозионной средой (раствором электролита), при котором ионизация атомов металла и восстановление окислительного компонента коррозионной среды протекают не в одном акте и их скорости зависят от электродного потенциала.

Металл (или участок металла) с более отрицательным электродным потенциалом выступает в качестве анода. На аноде протекает процесс окисления металла, который можно записать: Me⁰ – nē  Meⁿ⁺

Менее активный металл (участок металла) является катодом. На катоде протекает процесс восстановления. Катодные процессы протекают с участием молекул и ионов среды, и отличаются в зависимости от среды, в которой протекает коррозия:

– в кислой среде: с водородной деполяризацией.

А:  Fe – 2e → Fe²⁺      – окисление

К:  2 H⁺ + 2e → H₂↑  – восстановление

– в кислой среде с участием растворенного кислорода:

– в нейтральной и щелочной среде: с кислородной деполяризацией, т.е. роль деполяризатора выполняет кислород, растворенный в воде.

O₂ + 2H₂O + 4e = 4OH^-

– в нейтральной и щелочной среде с участием растворенного кислорода:

O₂ + 4H⁺ + 4e = 2H₂O

Основные методы защиты от коррозии: покрытиями (например, анодирование, оксидирование, цинкованние, кадмирование, красочное покрытие, полимерное покрытие и эмалирование), создание сплавов с антикоррозионными свойствами (добавление к стали Si,Ni,Co,Cu), электрохимические методы, изменение состава среды. Анодирование, оксидирование, цинкованние, кадмирование, красочное покрытие, полимерное покрытие и эмалирование и т.д.

Протокол наблюдений Обработка результатов

Опыт 14.2. Коррозия двух контактирующих металлов

14.2.1 Записать уравнения возможных реакций, полуреакции окисления и восстановления. Объяснить, почему реакция цинка с кислотой протекает, а с медью – нет.

Наблюдение: при реакции с цинковой пластиной идет выделение водорода, а с медной пластиной ничего не происходит. Протекает реакция: H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2 Окисление: Zn0 - 2ē = Zn+2 Восстановление: 2Н+ + 2ē = H2 Объяснение: Цинк вытесняет водород из раствора, т.к. находится левее в ряду активности металлов. Не протекает реакция: H2SO4 + Cu ≠ Объяснение: Реакция не проходит, т.к. медь не активный метал и в ряду активности стоит после водорода, поэтому не вытесняет его их раствора.

14.2.2 Записать уравнения возможных реакций при контакте пластин цинка и меди, указать какой металл является анодом, а какой катодом, расписать анодный и катодный процессы. Объяснить, почему выделение водорода наблюдается и на медной пластине, а также, почему процесс выделения водорода интенсифицируется.

Наблюдение: Выделение водорода на медной пластине. Образование черного налета на цинковой пластине. Протекает реакция: А(Zn): Zn0 - 2ē = Zn+2 К(Cu): 2Н+ + 2ē = H2 Объяснение: В результате контакта возникает короткозамкнутый гальванический элемент между цинком и медью, где медь является катодом, на котором происходит восстановление катионов водорода с выделением H2.