Коррозия металлов. Отчет по лабораторной работе 12 "Коррозия металлов" Выполнил студент группы ндб124 Зандынов Баир
 Скачать 40 Kb.
|
|
ИрГТУ Кафедра химии и пищевой промышленности Отчет по лабораторной работе № 12 "Коррозия металлов" Выполнил студент группы НДб-12-4 Зандынов Баир Проверил преподаватель Бочкарёва С.С Иркутск 2013 Цель 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. Выполнение работыОпыт 1. Влияние образования гальванической пары на процесс растворения металла в кислотеZn +2HCl = ZnCl2+H2↑ (-) Zn / HCl/Cu (+) (-) Zn0-2e= Zn2+ (+) 2H+2e= H2 Zn0+2H+=Zn2+ +H2 Zn + 2HCl = ZnCl2+H2↑ При контакте Zn с HCl происходит выделение газа. А при контакте еще и с Cu происходит коррозия Zn. Опыт 2. Роль защитной пленки в ослаблении коррозии2Al +3Hg (No3)2 = 2Al (No3)3 +3Hg (-)Al/ H2O, O2/Hg (+) (-) Al0 - 3e = Al 3+ | 4 (+) O2 +2H2O+4e = 4OH |3 4 Al+3O2+6H2O = 4 Al (OH)3 На поверхности металла образуется оксидная пленка, ослабляющая коррозию Опыт 3. Защитные свойства металлических покрытий 3FeSO4 +2K3 [ Fe (CN)6] = 3 K2SO4 +Fe [Fe (CN)6]2 качественна реакция на присутствие катионов Fe2+ (-) Zn /H2SO4/Fe(+) (-) Zn - 2e = Zn2+ (+) 2H+2e = H2 Zn0+2H+= Zn2++H2 Zn+H2SO4= ZnSO4+H2 ↑ При нарушении анода разрушается Zn (-) Fe / H2SO4/Sn (+) (-) Fe0 - 2e = Fe2+ (+) 2H+ 2e = H2 Fe+ + 2H-=Fe2++H2 Fe+H2SO4 = FeSO4 +H2↑ При разрушении анодного и катодного покрытия разрушается Fe |