Химия. Акимов Л.И - 27 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

СПбГАСУ | Санкт-Петербург

Составители: 

Рубрика: 

Работа 14. КОРРОЗИЯ МЕТАЛЛОВ И МЕТОДЫ ЗАЩИТЫ
ОТ КОРРОЗИИ
Электрохимическая коррозия – это самопроизвольное разрушение металла
при контакте с электролитами, протекающее с возникновением электрического
тока.
Процесс разрушения металла – это окислительный процесс, протекающий
на аноде. Восстановительный процесс происходит на катоде и называется катод-
ной деполяризацией. В кислой среде деполяризатором является водород, в нейт-
ральной и щелочной средах протекает кислородная деполяризация.
Например, коррозия железа в кислой среде:
А. Fe
0
- 2е ® Fe
2+
К. 2Н
+
+ 2е ® Н
2
0
-
В щелочной и нейтральной средах процесс химической коррозии выражается
следующими превращениями:
А. Fe
0
- 2e ® Fe
2+
K. O
2
+ 2H
2
O + 4е ® 4ОН
-
Анодное окисление и катодная деполяризация называются первичными кор-
розионными процессами. Если продукты первичных реакций образуют между со-
бой нерастворимое соединение, происходит вторичный процесс. В данном случае
Fe
2+
+ 2OH
-
® Fe(OH)
2
¯
Гидроксид железа (II) легко окисляется кислородом воздуха и образующаяся
смесь Fe(ОН)
2
и Fe(ОН)
3
представляют собой бурую ржавчину:
4 Fe(ОН)
2
+ О
2
+ 2Н
2
О ® 4 Fe(ОН)
3
Электрохимическая коррозия может быть усилена, если металл находится в
контакте с другим металлом (образуется микрогальванический элемент) или ме-
талл содержит примеси других металлов (возникает большое число микрогальва-
нических элементов). Металл с более электроотрицательным значением электро-
дного потенциала будет являться анодом, а значит будет корродировать:
Me
0
– 2е ® Me
n+
. Другой металл будет катодом и на нем происходит в кислой
среде водородная деполяризация, а в нейтральной и щелочной – кислородная де-
поляризация. В любом случае поток электронов направлен от более активного
металла к менее активному. Скорость коррозии тем больше, чем больше разность
электродных потенциалов металлов, образующих гальваническую пару.
Экспериментальная часть
Целью работы является ознакомление с процессами, происходящими при
электрохимической коррозии металлов, и способами защиты металлов и сплавов
от коррозии.
Оборудование и реактивы: пробирки, стеклянные палочки; растворы сер-
ной кислоты, соляной кислоты, сульфата меди, гексацианоферрата (III) калия,
дихромата калия, хлорида меди, хлорида натрия; уротропин, формалин; медная
и стальная проволока, гранулы цинка и олова, стальные и алюминиевые пластинки.
Электрохимическая коррозия
Одним из факторов, влияющих на скорость электрохимической коррозии
сплавов, является образование микрогальванических пар.
Опыт 1. Образование гальванической пары при химических процессах
коррозии сплавов
1. В пробирку налить 1–2 мл 2 н. серной кислоты и опустить гранулу цинка.
Наблюдать выделение пузырьков водорода на цинковой грануле. Коснуться мед-
ной проволокой цинка. Наблюдать, как изменяется интенсивность выделения во-
дорода и на каком из металлов он выделяется. Убрать медную проволоку от цинка
и убедиться, что интенсивность выделения водорода снова изменяется. Записать
схему гальванического элемента, образующегося при контакте Zn – Cu, и указать
направление перехода электронов. Какой металл будет иметь отрицательный за-
ряд и являться катодом для ионов водорода в растворе?
2. В две пробирки налить по 1–2 мл 2 н. серной кислоты. В одну из пробирок
прибавить 0,5 мл раствора сульфата меди и в обе пробирки опустить по одной
грануле цинка. Наблюдать различную интенсивность выделения водорода в про-
бирках. Что появилось на поверхности цинка в присутствии сульфата меди? Како-
ва роль соли меди, в присутствии которой водород выделяется интенсивней? За-
писать уравнение реакции взаимодействия цинка с сульфатом меди.
Опыт 2. Коррозия оцинкованного и луженого железа
В две пробирки налить на 1/2 их объема дистиллированную воду и добавить
по 2–3 капли растворов 2 н. серной кислоты и гексацианоферрата (III) калия
K
3
[Fe(CN)
6
]. Последний является чувствительным реактивом на ионы Fe
2+
, с кото-
рыми он дает синее окрашивание. Растворы перемешать стеклянной палочкой.
Очистить наждачной бумагой две стальные проволочки. Одной плотно об-
матать гранулу цинка, другой – гранулу олова и опустить их в приготовленные
растворы. Наблюдать через несколько минут помутнение раствора, в который по-
гружена стальная проволочка в контакте с оловом. Как объяснить появление ионов
Fe
+2
в растворе? Представить схемы гальванических элементов в случае контакта
Fe – Zn и Fe – Sn. Указать направление движения электронов при коррозии оцин-
кованного и луженого железа. В каком случае при местном разрушении защитно-
го покрытия будет происходить ржавление железа под остающимся неизменным
защитным слоем?
Защитные пленки в процессе коррозии
Опыт 3. Испытание коррозийной устойчивости оксидных пленок
Стальную пластинку тщательно очистить наждачной бумагой. Один конец
50
51

Страницы