Лаба 1

Федеральное агентство железнодорожного транспорта

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования «ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ имени императора Александра I»

Кафедра «Инженерная химия и естествознание»

Дисциплина: «Современные защитные материалы»

Отчёт

По лабораторной работе №1

«Коррозия металлов»

Вариант №1

Выполнил студент

факультета ТЭС

группы ПТМ-613

Сызранов И.Ю.

Проверила

Масленникова Л.Л.

Санкт-Петербург

2018

Цель работы: изучение вопросов, связанных с влиянием некоторых факторов на скорость коррозии.

Основные теоретические положения:

Коррозия – это самопроизвольное разрушение металлов и сплавов в результате химического взаимодействия с окружающей средой. Разрушение по физическим причинам не является коррозией, а характеризуется понятием «эрозия», «истирание», «износ». Причиной коррозии служит термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде. Скорость коррозии, как и в химической реакции, очень сильно зависит от температуры.

Опыт 1

Влияние примесей других металлов на скорость коррозии цинка

Ход работы:

В 2 пробирки налить по 3-5 мм 2Н раствора серной кислоты и в каждую опустить по кусочку цинка. В одну из них добавить одну-две капли концентрированного раствора CuSO₄, другую оставить для сравнения в качестве контрольной.

Записать уравнения протекающих реакций, указать разницу в скоростях коррозии цинка. Объяснить наблюдаемые различия, учитывая значения величин перенапряжения восстановления водорода на цинке и меди. (см. приложение 1, 2)

Zn + H₂SO₄ -> ZnSO₄ + H₂

Zn - 2e -> Zn²⁺ - окисление

2H⁺ + 2e -> H₂↑ - восстановление

2Zn + H₂SO₄ + CuSO₄ -> 2ZnSO₄ + H₂ + Cu

Вывод:

Опытным путём установлено, что перенапряжение на Zn больше, а потому при помощи CuSO₄ усиливаются катодные/анодные свойства.

Опыт 2

Влияние концентрации окислителя на скорость коррозии. Коррозия при неравномерной аэрации.

Ход работы:

На железную пластину, очищенную наждачной бумагой, нанести при помощи пипетки каплю диаметром 1-1,5 см. Для этого использовать 3%-ный раствор хлористого натрия, к которому добавлен фенолфталеин (индикатор на ионы OH) и железосинеродистый калий K₃[Fe(CN)₆] (индикатор на ионы Fe²⁺). Доступ кислорода через раствор к металлу происходит легче по периферии капли, чем в середине. Поэтому катодный процесс локализуется по периферии, а анодный – в середине капли.

Зарисовать распределение окраски в капле через 10-15 минут и дать объяснение наблюдаемому явлению, записать уравнения анодного и катодного процессов.

Fe – 2e -> Fe²⁺

K₃[Fe(CN)₆]

Fe²⁺ + K₃[Fe(CN)₆] -> Fe₃[Fe(CN)₆]₂ + 3K⁺

Fe₃[Fe(CN)₆]₂ – Берлинская лазурь (Турнбулева синь)

Катодный процесс

А

А: Fe -2e -> Fe²⁺

К: 2H₂O + O₂ + 4e -> 4OH^-

Вывод:

В качестве вывода, мы наблюдаем катодный и анодный процессы, катодный по периферии и анодный в центре, так как доступ кислорода идёт с лёгкостью по периферии, по сравнению с тем, как в центре капли.

Опыт 3

Вытеснение одними металлами других из растворов солей.

Ход работы:

В 3 пробирки налить по 2-3 мл 1Н растворов следующих солей:

1. Pb(NO₃)₂

2. CuSO₄

3. CuSO₄

Опустить в растворы соответственно указанной нумерации кусочки или пластинки следующих металлов:

1. Zn

2. Fe

3. Zn

Отметить наблюдаемые изменения и написать в ионном виде уравнения реакций окисления и восстановления.

1. Pb(NO₃)₂ + Zn -> Pb + Zn(NO₃)₂

Pb(ϕ₀) = -0,13 эВ

Zn(ϕ₀) = -0,76 эВ

Pb²⁺ + 2(NO₃)₂ + 2e -> Pb + 2(NO₃)₂ – восстановление

Zn - 2e -> Zn ²⁺ + 2(NO₃)₂ – окисление

2. CuSO₄ + Fe²⁺ -> FeSO₄ + Cu

Cu(ϕ₀) = +0,34 эВ

Fe(ϕ₀) = -0,44 эВ

Cu²⁺ + SO₄^2- + 2e -> Cu⁰ + SO₄^2- – восстановление

Fe - 2e -> Fe²⁺ + SO₄^2- – окисление

3. CuSO₄ + Zn -> ZnSO₄ + Cu

Cu(ϕ₀) = +0,34 эВ

Zn(ϕ₀) = -0,76 эВ

Cu²⁺ + SO₄^2- + 2e -> Cu⁰ + SO₄^2- – восстановление

Zn - 2e -> Zn²⁺ + SO₄^2- – окисление

Вывод:

При наличии металла с большим отрицательным потенциалом происходит окислительно-восстановительный процесс, который способствует более активному протеканию реакции.