19 Електрохімічний захист металів від корозії

(лабораторна робота)

Програмні питання

1. Поняття про електродний потенціал. Подвійний електричний шар.

2. Рівняння Нернста.

3. Стандартний водневий електрод. Ряд стандартних електродних потенціалів.

4. Гальванічний елемент. Напруга гальванічного елемента.

5. Корозія металів. Механізм електрохімічної корозії.

6. Захист металів від корозії: металічні і неметалічні покриття, електрохімічний захист, зміна властивостей корозійного середовища, легування металів.

Література

[1], [5], [20], [22]

Зразок картки контролю знань

1. Які електрохімічні процеси відбуваються при корозії гальванічної пари Mn-Pb в нейтральному і кислотному середовищах?

2. Обчислити напругу елемента:

Mg/Mg²⁺//Zn²⁺/Zn при таких концентраціях солей: С(Mg²⁺)=1моль/л; С(Zn²⁺)=0,001моль/л.

Варіанти: а) які значення електродного потенціалу цинку будуть при концентраціях С(Zn²⁺)=0,1; 0,01; 0,001; 0,0001 моль/л; б) якою повинна бути концентрація солі цинку в розчині, щоб елемент Mg/Mg²⁺//Zn²⁺/Zn при концентрації С(Mg²⁺)=1моль/л створював напругу 1,60В ?

Хід роботи

19.1 Вивчення протекторної дії різних металів.

У склянку налийте 150 мл дистильованої води і 10 крапель червоної кров’яної солі (K₃[Fe(CN)₆]). Розчин розмішайте і розлийте порівну у три циліндри. В кожен з них занурте металічний стрижень, попередньо зачищений наждачним папером, промитий водою і витертий фільтрувальним папером зафіксуйте у лапці штатива. Через деякий час (5-10хв.) на стрижнях з’являються сині плями. На стрижнях, захищених протектором, таких плям мало, або їх зовсім немає. Нарисуйте схеми корозії у кожному з випадків і напишіть відповідні рівняння електрохімічних процесів.

19.2 Вивчення радіусу дії протекторів.

У циліндр налийте розчин натрій хлориду, додайте декілька крапель червоної кров’яної солі і занурте в нього стальний стрижень, з’єднаний з тим металом, який у попередньому досліді проявив протекторну дію. Через 10-12 хвилин за допомогою лінійки визначте віддаль від місця контакту протектора із стрижнем до першої нижньої плями на ньому. Аналогічні досліди проведіть з розчинами натрій хлориду інших концентрацій, а також з дистильованою і водогінною водою. Результати вимірів запишіть у таблицю. Побудуйте графік залежності радіусу дії протектора (R) від концентрації натрій хлориду (С_NaCl). Зробіть і запишіть відповідні висновки.

№ розчинів	1	2	3	4	5	6
Розчин NaCl, %	0,1	0,2	0,3	1,5	дист. вода	водогінна вода
Радіус захисної дії протектора, R(мм)

Завдання для самостійної роботи

Завдання І

Які електрохімічні процеси відбуваються у нейтральному (розчинений кисень у воді) і кислотному середовищах при корозії такої гальванічної пари елементів:

В	Гальванічна пара	В	Гальванічна пара
1	Mg – Sn	9	Mn – Fe
2	Zn – Pb	10	Zn – Ni
3	Fe – Cu	11	Ag – Au
4	Ni – Mn	12	Sn – Pb
5	Al – Bi	13	Ni – Fe
6	Cr – Sn	14	Mg – Pb
7	Fe – Zn	15	Cu – Ag
8	Cu – Mg

Завдання ІІ

Обчисліть напругу елемента при заданих концентраціях розчинів солей:

а) елемент: Mg/Mg²⁺//Zn²⁺/Zn, концентрації солей:

В	С (Mg2+), моль/л	(С Zn2+), моль/л
1	1	0,1
2	0,1	1
3	0,01	0,01
4	0,01	0,001
5	0,001	0,1

б) елемент Fe/Fe²⁺//Cu²⁺/Cu, концентрації солей:

В	С (Fe2+), моль/л	С (Cu2+), моль/л
6	1	0,01
7	0,1	1
8	0,001	0,1
9	0,01	0,1
10	0,001	1

в) елемент Zn/Zn²⁺//Sn²⁺/Sn, концентрації солей:

В	С (Fe2+), моль/л	С (Cu2+), моль/л
11	0,1	0,001
12	1	0,01
13	0,01	1
14	0,001	0,1
15	1	1

Завдання ІІІ

Визначіть значення електродного потенціалу металу при таких вказаних концентраціях їх солей: 0,1; 0,01; 0,001 моль/л:

В	Електрод	В	Електрод
1	Mg2+/Mg	9	Pb2+/Pb
2	Zn2+/Zn	10	Cu2+/Cu
3	Cr3+/Cr	11	Ag+/Ag
4	Fe2+/Fe	12	Hg2+/Hg
5	Ni2+/Ni	13	Au3+/Au
6	Co2+/Co	14	Cd2+/Cd
7	Mn2+/Mn	15	Ti2+/Ti
8	Sn2+/Sn

20 ДОСЛІДЖЕННЯ АДСОРБЦІЇ ІЗ РОЗЧИНІВ

НА ТВЕРДОМУ АДСОРБЕНТІ

(лабораторна робота)

Програмні питання

1. Адсорбція. Види адсорбції. Теорії адсорбції.

2. Адсорбція на межі тверде тіло-газ.

3. Адсорбція на межі тверде тіло-розчин:

а) молекулярна адсорбція з розчинів

б) адсорбція електролітів

в) обмінна адсорбція

4. Поверхневий натяг. Адсорбція на межі розчин-газ.

Література

[22], [23], [24]

Зразок картки контролю знань

1.Теорія і рівняння адсорбції Ленгмюра.

(Варіанти: рівняння Фрейндліха, рівняння Гіббса, теорія БЕТ).

2. За рівнянням Фрейндліха обчислити рівноважну концентрацію етанової кислоти, якщо 1г вугілля адсорбує 3,76ммоль СН₃СООН. Константи: К=2,82; n=2,44.

3. Активна площа поверхні 1г силікагелю складає 465 м². Скільки молекул брому поглинається 1 см² поверхні адсорбенту при адсорбції 5 мг брому на 10 г силікагелю.

4. Обчислити величину адсорбції Гіббса розчину етанової кислоти при 15 ºС концентрацією 0,12 моль/л, якщо його поверхневий натяг 70,9 мДж/м², а поверхневий натяг води – 73,6 мДж/м².