Корозія металів
Мета роботи- ознайомлення з корозією металів і засобами захисту від неї.
Загальні вказівки
Необхідно чітко уявляти, що корозія металів є гетерогенним процесом, в якому хімічні та електрохімічні процеси відбуваються на межі поділу двох фаз – метал і зовнішнє середовище, причому метал переходить в іонний (окиснений) стан.
Особливу увагу необхідно звернути на електрохімічну корозію, яка відбувається в середовищі електроліту і супроводжується виникненням у системі електричного струму.
Дуже важливо зрозуміти, що при електрохімічній корозії руйнування металу відбувається внаслідок роботи багатьох мікрогальванічних елементів – гальванопар, які утворюються через різницю потенціалів на різних ділянках поверхні металу. Причиною різниці потенціалів можуть бути контакт двох різних металів, наявність домішок у металі, структурна неоднорідність металу та ін. При цьому треба пам’ятати, що анодними є ділянки металу, які мають менше значення електродного потенціалу. На анодних ділянках метал окиснюється, іони металу переходять у розчин і гідратуються, звільняючи зайві електрони, які, залишившись на металі, рухаються до катодної ділянки. На катодних ділянках поверхні металу зайві електрони поглинаються окисником.
Залежно від реакції середовища окисниками при корозії можуть бути іони водню електроліту або розчинений в електроліті кисень повітря. Для прикладу розглянемо корозію заліза, яке має домішки міді, у кислому середовищі (рис.6)
Рис. 6 Схема електрохімічної корозії заліза при рН< 7
У результаті залізо руйнується в місці контакту, а на міді виділяється водень.
У нейтральному й лужному
середовищах (
)
процес корозії виражається рівняннями:
(на аноді)
(на катоді)
(у розчині)
Під впливом кисню повітря
окиснення
відбувається далі за рівнянням реакції:
Порядок виконання роботи
Дослід 1. Вплив контакту металів на розчинення їх у кислотах.
1. Налити в пробірку 5-6 мл 10% розчину сірчаної кислоти, вкинути туди шматочок гранульованого цинку (чистого). Відзначити, як швидко відбувається взаємодія цинку з кислотою (за швидкістю виділення бульбашок водню). Занурити в розчин мідну дротинку, доторкнутися нею до цинку. Спостерігати, як змінюється швидкість виділення водню. На якому з металів у даному випадку виділяється водень?
Дослід 2. Електрохімічна корозія оцинкованого і лудженого заліза.
1. Попередні випробування на
іон
.
У результаті електрохімічної
корозії заліза в розчин переходять іони
,
які можна виявити за допомогою
гексаціаноферату(III)
калію
,
який утворює з цими іонами комплексну
сполуку
інтенсивно синього кольору під назвою
“турнбулева синь”. Поява цього кольору
свідчить про наявність іонів заліза
у розчині і, отже, про корозію заліза.
Налити в пробірку декілька
мл розведеного розчину
і додати декілька крапель розчину
гексаціаноферату(III)
калію. Спостерігати забарвлення розчину
в синій колір.
2. У дві пробірки налити по 2-3 мл розбавленої сірчаної кислоти і додати по 2-3 краплі гексаціаноферату(III) калію. Узяти дві залізні канцелярські скріпки, затиснути в одну з них шматочок цинку, в іншу – олова і занурити в приготовлені пробірки. Через 5 хвилин відзначити змінення кольору розчину.
Дослід 3. Гальмування корозії за допомогою інгібіторів.
У дві пробірки налити по 2-3 мл 1 н розчину соляної кислоти і внести по шматочку цинку. Коли виділення водню стане досить інтенсивним (якщо реакція проходить повільно, підігріти пробірки) додати в одну з них на кінці шпателя уротропін. Як змінилась інтенсивність виділення водню?
Оформлення результатів роботи
Дослід 1.Скласти рівняння реакції взаємодії цинку з розчином сірчаної кислоти в молекулярній та іонній формі, скласти схему гальванопари цинк – мідь в сірчаній кислоті, яка утворюється при їхньому контакті, вказати катод та анод і написати рівняння реакцій, які відображають суть катодного й анодного процесів. Зробити висновок щодо впливу на швидкість корозії цинку його контакту з міддю.
Дослід 2. Скласти схеми електрохімічної корозії лудженого і оцинкованого заліза. Зробити висновок про те, де проходить швидше корозія заліза. Чому? У якому випадку при руйнуванні захисного покриття (цинку або олова) корозія заліза буде проходити швидше?
Дослід 3. Зробити висновок щодо впливу уротропіну на швидкість корозії цинку.
Питання для самоперевірки
1. Що таке корозія металів?
2. Які існують основні типи корозії?
3. Як впливає на швидкість корозії цинку його контакт з міддю?
4. У чому полягає механізм електрохімічної корозії?
5. Що буде відбуватися при пошкодженні захисного покриття олова на залізному виробі, якщо виріб знаходиться у воді? Скласти рівняння катодного та анодного процесів.
При контакті з яким з двох металів – міддю чи свинцем – залізо буде руйнуватися швидше? Чому?
Лабораторна робота № 18