Лабораторная работа Основные классы неорганических соединений
 Скачать 2.63 Mb.
|
Коррозия металловЦель работы: изучить понятия «коррозия металлов», «химическая и электрохимическая коррозия», способы защиты металлов от коррозии. Задание: провести опыты и выявить влияние образования гальванической пары на процесс растворения металла в кислоте; роль оксидной пленки в ослаблении коррозии; защитные свойства катодных и анодных покрытий. Выполнить требования к результатам опытов, оформить отчет, решить задачу. Теоретическое введение Коррозией называется самопроизвольное разрушение металлов под воздействием окружающей среды. По механизму протекания коррозионного процесса различают химическую и электрохимическую коррозию. Химической коррозией называется окисление металла, не сопровождающееся возникновением в системе электрического тока. Такой механизм наблюдается при взаимодействии металлов с агрессивными газами при высокой температуре (газовая коррозия) и жидкими неэлектролитами (коррозия в неэлектролитах). Электрохимической коррозией называется разрушение металла в среде электролита, сопровождающееся возникновением внутри системы электрического тока. Электрохимическая коррозия протекает по механизму действия гальванического элемента. На поверхности металла одновременно протекают два процесса: анодный – окисление металла: М – nē → Mn+ , катодный – восстановление окислителя: Ox + nē → Red. Наиболее распространенными окислителями при электрохимической коррозии являются молекулы O2 воздуха и ионы H+ электролита. Восстановление на катоде молекул О2 и ионов Н+ протекает по уравнениям: O2 + 2H2O + 4  = 4OH‾ − в щелочной или нейтральной среде,2H+ + 2 = H2 − в кислой среде.Металлы, применяемые в технике, содержат примеси других металлов, поэтому при соприкосновении с раствором электролита на их поверхности образуется большое количество непрерывно действующих микрогальванических элементов. Разрушается более активный металл. Например, при контакте железа с медью в присутствии электролита – соляной кислоты – возникает гальванический элемент: (анод) (−) Fe | HCl | Cu (+) (катод) и происходит электрохимическая коррозия. На аноде идет процесс окисления: Fe0 − 2ē = Fe2+ На катоде – процесс восстановления: 2H+ + 2ē = H2 В результате железо разрушается в месте контакта, а на меди выделяется водород. При контакте железа с медью во влажном воздухе образуется гальванический элемент (−) Fe | H2O, О2 | Cu (+) и процесс коррозии выражается уравнениями: на аноде Fe0 − 2ē = Fe2+ на катоде O2 + 2H2O + 4ē = 4OH‾  2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2. Под влиянием кислорода воздуха гидроксид железа (II) окисляется по уравнению: 4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3. Далее Fe(OH)3 частично теряет воду и превращается в ржавчину. Одним из важнейших методов защиты металлов от коррозии являются защитные покрытия металлов, которые изолируют металл от внешней среды и могут быть неметаллическими (лаки, краски, эмали) и металлическими. Различают катодные и анодные металлические покрытия. Покрытие защищаемого металла менее активным металлом называется катодным, например, луженое железо. Покрытие защищаемого металла более активным называется анодным, например, оцинкованное железо. В случае нарушения целостности покрытий и наличия раствора электролита разрушается более активный металл. Так, в случае хромированного железа (анодное покрытие) будет разрушаться хром: (−) Cr | HCl | Fe (+) на аноде Cr0 − 3ē = Cr3+ на катоде 2H+ + 2ē = H2. В случае никелированного железа (катодное покрытие) разрушается железо: (−) Fe | HCl | |Ni (+) на аноде Fe0 − 2ē = Fe2+ на катоде 2H+ + 2ē = H2. |