Главная страница
Навигация по странице:

  • Урбицкого Максима Сергеевича

  • Корозия. Урбицкий реферат. Реферат на тему " Коррозия, общая характеристика и классификация коррозионных процессов" По дисциплине "Химия" Студента 1 курса, сдптэа221


    Скачать 54.22 Kb.
    НазваниеРеферат на тему " Коррозия, общая характеристика и классификация коррозионных процессов" По дисциплине "Химия" Студента 1 курса, сдптэа221
    АнкорКорозия
    Дата14.12.2022
    Размер54.22 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаУрбицкий реферат.docx
    ТипРеферат
    #844970

    МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ


    Учреждение образования

    «Гродненский государственный университет имени Янки Купалы»

    Факультет инновационных технологий машиностроения







    РЕФЕРАТ



    на тему: " Коррозия, общая характеристика и классификация коррозионных процессов"
    По дисциплине: "Химия"




    Студента 1 курса, СДП-ТЭА-221

    Урбицкого Максима Сергеевича

    Оценка

    Дата

    Подпись преподавателя

    Гродно

    2022

    Содержание

    МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ 1

    РЕФЕРАТ 1

    1. Общая характеристика коррозионных процессов 4

    1.1. Классификация коррозионных процессов 4

    Основные типы электрохимической неоднородности корродирующей поверхности 6

    Характеристика некоторых бактерий – стимуляторов коррозии металлов 8

    1.2. Металлы и электролиты 9

    1.3. Показатели коррозии. Способы выражения скорости коррозии 12

    Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов 14

    Скорость коррозии стали в двухфазной среде 0,5 н. Раствор NaCl -углеводород 15

    2. Взаимодействие между частицами веществ* 15

    2.1. Виды взаимодействий 15

    2.2. Водородная связь 16

    2.3. Физическое состояние веществ. Химические системы 17

    Заключение 19

    Основные аспекты исследования проблемы коррозии 19

    Список литературы 20


    ВВЕДЕНИЯ

    Металлы составляют одну из основ цивилизации на планете Земля. Их широкое внедрение в промышленное строительство и транспорт произошло на рубеже XVIII-XIX веков. В это время появился первый чугунный мост, спущено на воду первое судно, корпус которого был изготовлен из стали, созданы первые железные дороги. Начало практического использования человеком железа относят к IX веку до нашей эры. Именно в этот период человечество перешло из бронзового века в век железный.

    Термин коррозия происходит от латинского слова «corrodere», что означает «разъедать, разрушать. Коррозия металлов - самопроизвольный процесс разрушения металлов вследствие физико-химического воздействия внешней среды, при котором металл переходит в окисленное (ионное) состояние и теряет присущие ему свойства.

    Особое место в комплексе мероприятий по обеспечению бесперебойной эксплуатации оборудования отводится надежной защите его от коррозии и применению в связи с этим высококачественных химически стойких материалов. Поэтому данная тема особенно актуальна в современном развивающемся мире.

    1. Общая характеристика коррозионных процессов

    1.1. Классификация коррозионных процессов


    Металлическое состояние для большинства технических металлов в коррозионных средах термодинамически неустойчивое, чем объясняется переход их из металлического состояния в ионное. Степень термодинамической неустойчивости зависит как от свойств металла, так и от характера коррозионной среды и внешних условий.

    Результатом коррозионного процесса является переход атома металла из металлической решетки в ионное состояние с образованием растворимых типа окиси, гидроокиси или более сложных комплексных соединений металла.

    В зависимости от пути, по которому совершается этот переход, различают три основных возможных механизма коррозионного процесса: химический, электрохимический и биохимический.

    Под химической коррозией подразумевают взаимодействие металлической поверхности с окружающей средой по механизму химических гетерогенных реакций, т.е. когда атом металла с находящимися в его сфере валентными электронами непосредственно взаимодействует с молекулой реагента, например кислорода, воды, кислоты. Таким образом, переход металла в ионное состояние (окисление металла) и восстановление окислительного компонента не являются независимыми сопряженными стадиями, разделенными во времени или в пространстве, а происходят одновременно (в одном акте). Электронный переход совершается непосредственно от атома к акцептору, и, следовательно, этот механизм не требует существования свободных электронов в металле и ионов в растворе, хотя их наличие не препятствует протеканию реакции по этому механизму.

    Примером химической коррозии является взаимодействие металла с жидкими неэлектролитами или сухими газами (сернистый газ, сероводород, галлоиды, углекислота и др.). От газовой коррозии интенсивно разрушаются лопатки газовых турбин, верхние пояса резервуаров, элементы электронагревателей и теплообменников и т.д.

    Электрохимическая коррозия – наиболее распространенный вид коррозии. Основное отличие электрохимического механизма от чисто химического заключается в том, что взаимодействие реагента с металлом разделяется на два самостоятельных, но сопряженных процесса.

    Анодный процесс – непосредственный переход атомов металла в раствор в виде гидратированных ионов или через промежуточные неустойчивые комплексные соединения, или стабильные соединения типа окислов, гидроокислов, или за счет сольватирующих или комплексо-образующих ионов электролита. Во всех случаях валентные электроны атома металла непосредственно в анодном процессе не участвуют.

    В другом, сопряженном, катодном процессе происходит ассими-ляция остающихся в металле избыточных электронов атомами, молекулами или ионами раствора, которые будут в результате этого восстанавливаться.

    Наличие ионной проводимости раствора позволяет анодным и катодным процессам локализоваться на отдельных участках поверхности металла.

    В действительности резкой границы между химическим и электро-химическим механизмами процесса коррозии может и не быть, и возможен постепенный переход химического механизма в электрохимический.

    Локализация анодных и катодных процессов обусловливает электро-химическую гетерогенность, т.е. различие в электрохимических потенциалах или плотности гальванических токов на поверхности корродирующего металла. Электрохимическая гетерогенность может вызываться различием в составе или ориентации кристаллов, наличием границ зерен или инородных включений, дислокаций в решетке и т.д. В табл. 1.1 приведены основные типы электро-химической гетерогенности, соответствующие определенным типам коррозион-ных разрушений (см. приложение).

    При субмикроэлектрохимической неоднородности и в отсутствие механических напряжений на поверхности металла наблюдаются быстрые или непрерывно флуктуирующие перемещения анодных и катодных участков, следствием чего будет равномерное разрушение поверхности, т.е. будет иметь место гомогенно-электрохимический характер разрушения.

    Гомогенно-электрохимический механизм протекания коррозии характерен для особо чистых металлов. Для технических металлов коррозия развивается по гетерогенно-электрохимическому механизму.

    Биохимическая коррозия металлов обусловлена воздействием на их поверхность микроорганизмов.

    В почвах и природных поверхностных водах содержатся огромные, как по численности, так и по разнообразию популяции микроорганизмы: бактерии, грибки, водоросли, простейшие и т.д.

    В настоящее время можно считать установленным, что из всех микроорга-низмов в коррозии наибольшую роль играют бактерии из-за высокой скорости размножения и подвижности в химических преобразованиях.

    Для протекания процесса микробиологической коррозии бактерии, вызывающие ее, должны находиться во влажной среде, иметь необходимые источники энергии и углерода. Им нужен азот, минеральные соли, витамины и ряд других элементов. Необходимо наличие вполне определенных для каждого вида бактерий внешних условий: температуры, давления, освещенности, концентрации водородных ионов, концентрации кислорода. Только в этих условиях бактерии могут расти и размножаться.

    Поскольку жизнь микробов возможна только во влажных условиях и водных средах, то механизм микробиологической коррозии можно считать в основном электрохимическим.

    Микроорганизмы могут вызывать коррозию путем непосредственного влияния на кинетику электродных реакций, продуцирования веществ, вызывающих коррозию, создания на поверхности металла условий, которые обусловливают появление концентрационных электрохимических элементов. Данные факторы могут действовать совокупно. В табл. 1.2 приведены виды и признаки микроорганизмов, вызывающих коррозию стальных сооружений.

    Основные типы электрохимической неоднородности корродирующей поверхности


    Характер неоднородности

    Характер коррозионного разрушения поверхности

    Примеры

    Рисунок (схема)

    Размеры катодных и анодных участков

    Степень постоян-ства местополо-жения катодных и анодных участков

    Соизмеримы с раз-мерами конструк-ции или детали (более 1 мм)

    Стабильное распо-ложение катодных и анодных участ-ков

    Явная местная кор-розия отдельных уча-стков поверхности конструкции или сплава

    Ко нтакт разно-родных металлов













    Дифференциаль-ная аэрация













    Образование пит-тинга, щелевая коррозия













    Коррозионное растрескивание или усталость




    Соизмеримы с раз-мерами кристалли-ческой структуры металла (от 1 мм до 0,1 мкм)

    Возможно посте-пенное перемеще-ние катодных и анодных участков

    Микронеравномер-ная коррозия. В макромасштабе ус-ловно может быть рассмотрена как рав-номерная

    Межкристаллит-ная коррозия













    Структурно-изби-рательная корро-зия




    Соизмеримы с раз-мерами кристал-лической решетки металла от 100 до 1 нм (от 1000 до 10 Å)

    Постоянное пере-мещение (флуктуа-ция) катодных и анодных участков

    Внешне вполне рав-номерная коррозия, однако в случае кор-розии сплава проис-ходит обогащение поверхности атомами более устойчивого компонента

    Компонент – из-бирательная кор-розия сплава типа твердого раствора













    Наличие дислока-ций в кристалли-ческой решетке













    Различие в распо-ложении атомов













    Термическая флу-ктуация атомов металла и моле-кул ионов раство-рителя




    Таблица 1.2

    Характеристика некоторых бактерий – стимуляторов коррозии металлов


    Название

    Отношение к кислороду воздуха

    Субстрат воздей-ствия

    Главные конечные продукты

    Место обитания

    Активны при рН

    Оптимум темпера-туры, С

    Железо-бактерии

    Аэробы

    Fe2(CO3)3

    Fe(HCO3)3

    Mn(HCO3)3

    Fe(OH)3

    Застойные и текущие воды с органичес-кими вещест-вами и солями железа

    4…10

    24(пределы 5…40)

    Железо-окисляющие бактерии

    Аэробы

    Fe

    Соли Fe2+, Fe3, вклю-чающие SO42- и др.

    Почвы, содер-жащие пирит, рудники

    1,4…7

    Окружаю-щей среды

    Нитрифици-рующие бак-терии (нап-ример Nitro-somonas)

    Аэробы

    (NH4)+

    NO3-

    Почва

    7,5…8,0

    25…30

    Нитратвос-станавли-вающие бак-терии (нап-ример Nitro-coccus deni-trificans)

    Факульта-тивные

    анаэробы

    NO3-

    NO2-

    (NH4)+

    Почва, воды, содержащие органические вещества и нитраты

    7,…7,5

    27

    Сульфат-восстанавли-вающие бак-терии (нап-ример De-sulfovibrio desulfuricans)

    Анаэробы

    SO42-

    S2O32-

    H2S

    Пресная и мор-ская воды, гря-зи, нефтяные скважины, почва, подзем-ные воды

    6…7,5 (пределы 5…9)

    25…30;

    для термо-филов 55…65

    Сероокисля-ющие бак-терии (нап-ример Thio-bacillus thiooxidans

    Анаэробы

    S2-

    S2O32-

    S; S2O42-

    Грязи, почва, сточные воды, речная и мор-ская воды

    7…0,5

    Пределы 18…37


    1.2. Металлы и электролиты

    В твердом виде металлы и их сплавы имеют микрокристаллическую структуру. В узлах кристаллической решетки, образованной за счет металлической связи, находятся так называемые ионы, т.е. атомы металла, валентные электроны которого принадлежат не только данному атому, но благодаря свободному их перемещению также всем остальным ионам-атомам металла.

    В обычных условиях находящиеся в металле электроны не выходят из сферы металла, так как энергия электрона оказывается недостаточной для преодоления потенциального барьера на поверхности металла.

    Реальная решетка металла имеет ряд искажений: пустые места в непрерывной решетке, трещины, включения газов и др. Поверхность металла является сочетанием отдельных кристаллов различной ориентации, границ между кристаллическими зернами, посторонних включений. Ионы-атомы металлов на поверхности не насыщены, что обусловливает высокие абсорбционные свойства поверхности металла. Если металлы взаимодействуют с другими элементами и образуют соли, то в таких соединениях металлы всегда существуют в виде положительных ионов.

    Металлы и сплавы подразделяются на черные (железо) и цветные (цинк, олово, свинец, кобальт, висмут, никель, медь, алюминий и др.); тяжелые, имеющие плотность более 5 г/см(медь, цинк, ртуть, олово, марганец и др.), и легкие – плотность менее 5 г/см3 (алюминий, магний, бериллий, литий и др.); благородные (серебро, золото, платина и др.) и редкие (ванадий, вольфрам, молибден, тантал и др.).

    Из важнейших для современной техники металлов, в земной коре наиболее распространены железо (5,1%), алюминий (8,8%), магний (2,1%) и титан (0,6%).

    Железо занимает первое место из всех используемых металлов – 95% от общего количества используемых металлов.

    В конструкциях металлических сооружений трубопроводного транспорта нефти, нефтепродуктов и газа применение находят сплавы железа (стальные трубы, резервуары, арматура и др.) и алюминия (понтоны, корпуса двигателей и др.).

    Железо имеет атомную массу 55,847; плотность7,87 г/см2; температуру плавления 1536 С; температуру кипения 3070 С; электроотрицательность 1,8; степень окисления 0+2+3+6; цвет серебристо-белый.

    Существует три модификации железа:

    906 С

    1401 С

    - Fe  - Fe  - Fe

     и  - железо, имеют объемноцентрированную кубическую решетку, а  - железо - гранецентрированную кубическую решетку.

    Используемые в трубопроводном транспорте сплавы железа в виде сталей содержат 0,1…0,7 % С, низколегированные стали содержат добавки Ni, C, Mo и других элементов.

    Алюминий имеет атомную массу 26,98; плотность - 2,698 г/см3; температуру плавления - 659 С; температуру кипения - 2447 С; электроотрицательность - 1,5; степень окисления - 1 +2 +3; решетку – кубической сингонии; блестящий серебристый цвет.

    Алюминий обладает свойством самопассирования, защитная пленка на его поверхности может образовываться даже в отсутствие окислителей.

    Алюминий амфотерен, т.е. способен в зависимости от реакции среды проявлять металлические или неметаллические свойства.

    В чистом виде используется в качестве токоведущих жил, проводов и т.д. В металлоконструкциях используются сплавы алюминия: дюралюминий (Cu – 2,5…5; Mg – 0,5…0,12; Mn – 0,2…1,0), силумин (Si – 12…14); магналий (Mg – 10…30).

    Электролиты представляют собой водные растворы кислот, оснований и солей, содержащих ионы диссоциированных веществ.

    Вода (окись водорода Н2О) является простейшим устойчивым состоянием водорода и кислорода. Вода состоит на 88,8% из кислорода и на 11,19 % из водорода.

    Кислород О имеет атомную массу 15,9994; бесцветный газ, жидкий – голубого цвета; решетка – ромбическая (), () или кубическая (); плотность - 1,4299 г/л; температура плавления – 218,8 С; температура кипения – 183 С.

    Водород Н2 имеет атомную массу 2,02; бесцветный газ; плотность - 0,0899, температура плавления – 259,19 С; температура кипения – 252,77 С.

    Чистая вода не имеет вкуса, запаха и цвета. Форма существования воды обусловливается соотношением температуры и давления. Вода замерзает при 0 С и кипит при 100 С. Плотность ее максимальна при нормальном давлении 0,1 МПа и температуре 3,98 С; выше и ниже этой температуры плотность уменьшается. При замерзании плотность воды уменьшается, и она расширяется (примерно на 10%).

    Вода имеет аномально высокие теплоту плавления и удельную тепло-емкость. Зависимость вязкости воды при температуре 0С – 1,78710-3 Пас, при 20 С – 1,00210-3 Пас. Аномальна зависимость теплопроводности от температуры, увеличивающейся с ее ростом. Теплопроводность жидкой воды при 0 С – 0,5028 Вт/(мС); при 20 С – 0,59917 Вт/(мС).

    В электрическом отношении молекула воды ведет себя как диполь, т.е. как система из двух одинаковых по величине и противоположных по знаку электрических зарядов q, находящихся на расстоянии l друг от друга. Дипольный момент  = ql характеризует полярность молекулы. При растворении веществ, имеющих ионные кристаллические решетки в воде, обладающей высокой электрической проницаемостью, ионы, составляющие поверхностный слой решетки, и дипольные молекулы воды взаимно притягиваются. Взаимодействие между ними может быть столь сильным, что атомы теряют связь с кристаллической решеткой и переходят в воду, образуя ион-атом, несущий заряд. Перешедший в раствор ион-атом окружен ориентирующимися вокруг него молекулами воды.

    Воздействие иона на ближайшие молекулы растворителя (воды), которые при этом теряют независимое поступательное движение и движутся вместе с ионом как единая кинетическая единица, называется сольватацией.

    Взаимодействие ионов с диполями воды обусловливает явление гидратации, т. е. образование вокруг каждого иона оболочки из диполей воды.

    Таким образом, диссоциация растворимых веществ на ионы образует электролиты.

    Химически чистая вода в очень незначительной степени способна диссоциировать на ионы гидроксония (Н3О+) и гидроксила (ОН-). Ион гидроксония – это гидратированный ион водорода (Н+Н2О):

    2 Н2О (Н3О+) + (ОН-).

    Для практических целей вместо иона гидроксония пишут ион водорода (Н+):

    Н 2О (Н+) + (ОН-).

    Концентрация Н-ионов в чистой воде при 25С равна Сн = 110-7. Отрицательный логарифм концентрации ионов водорода lg(Н+) называется водородным показателем (рН) и является удобной характеристикой свойств раствора. Для воды рН = - lg110-7 = 7.

    При значениях рН < 7 среда кислая, при значениях рН > 7 – щелочная. Шкала измерений рН обычно имеет диапазон от 0 до 14.

    1.3. Показатели коррозии. Способы выражения скорости коррозии


    Для количественной оценки скорости коррозии используют нижеследую-щие показатели.

    Массометрический показатель скорости коррозии. Он определяется как отношение убыли массы металла в результате коррозии к его поверхности и времени испытания:

    Кm = (mo –m) / St , (1.1)

    где mom – соответственно масса образца до и после испытания;

    S – площадь поверхности образца;

    – время испытания.

    Данный показатель используется при оценке равномерной коррозии. Он непригоден для оценки неравномерной коррозии, межкристаллитной коррозии.

    Объемный показатель коррозии. Он определяется отношением объема выделенного или поглощенного газа в процессе коррозии к поверхности образца и времени испытания:

    Кv = V / St , (1.2)

    где V – объем поглощенного или выделенного газа.

    Переход металла в продукты коррозии в кислых средах сопровождается выделением эквивалентного количества водорода. В нейтральных кислородосодержащих средах при образовании продуктов коррозии поглощается эквивалентное количество кислорода.

    Глубинный показатель скорости. Он определяется как отношение глубины, образовавшейся в результате коррозии каверны, к времени испытания:

    Кl = l/t , (1.3)

    где l – глубина каверны.

    Сопоставление этого показателя с массометрическим позволяет оценить степень неравномерности коррозии.

    Механический показатель коррозии. Он характеризует изменение механических свойств металла в % за время испытаний. Например, показатель изменения предела прочности

    Кg = Gв1 / Gв , (1.4)

    где Gв1, Gв – соответственно предел прочности металла до и после испытаний.

    Токовый показатель коррозии. С его помощью оценивается количество прокорродировавшего металла по известной силе коррозионного тока:

    Ка = IAt / (FS), (1.5)

    где – ток коррозии;

    F – константа Фарадея;

    А – атомная масса металла;

    n – валентность металла в данном коррозионном процессе.

    В соответствии с ГОСТ 13819-68 коррозионную стойкость металлов (стойкость их сопротивляться коррозионному воздействию среды) рекомендуется определять в зависимости от скорости коррозии, которая оценивается по десятибалльной шкале (табл. 1.3).

    Таблица 1.3

    Десятибалльная шкала коррозионной стойкости металлов


    Группа стойкости

    Скорость коррозии металла, мм/год

    Балл

    Совершенно стойкие

    Менее 0,001

    1

    Весьма стойкие

    Свыше 0,001 до 0,05

    Свыше 0,005 до 0,01

    2

    3

    Стойкие

    Свыше 0,01 до 0,05

    Свыше 0,05 до 0,1

    4

    5

    Пониженно-стойкие

    Свыше 0,1 до 0,5

    Свыше 0,5 до 1,0

    6

    7

    Малостойкие

    Свыше 1,0 до 5,0

    Свыше 5 до 10,0

    8

    9

    Нестойкие

    Свыше 10

    10

    Под скоростью коррозии в десятибалльной шкале понимают проникновение коррозии в глубину металла, которая рассчитывается по потере массы после удаления продуктов коррозии:

    П = М / , (1.6)

    где М – убыль массы металла;

     - плотность металла.

    Коррозионную стойкость металлов при скорости коррозии 0,5 мм/год и выше оценивают по группам стойкости при скорости коррозии ниже 0,5 мм/год по баллам.

    Периодичность оценки скорости коррозии оборудования рекомендуется следующая:

    при скорости коррозии более 0,1 мм/год – 1,5…2 мес.;

    при скорости коррозии менее 0,1 мм/год – 12 мес.

    Следует отметить, что приведенная ниже шкала оценки коррозионной стойкости получила достаточно широкое распространение, однако она не универсальна в силу того, что понятие стойкости относительно и связано с назначением оборудования и свойствами коррозионной среды. В качестве примера в табл. 1.4 приведены данные о скорости коррозии стали нефтяного оборудования при контакте с типичной для него коррозионной средой.

    Скорость коррозии стали в двухфазной среде 0,5 н. Раствор NaCl -углеводород


    Углеводород

    Скорость коррозии, г(м2ч)

    Углеводород

    Скорость коррозии, г(м2ч)

    без Н2S

    800 мг/л Н2S

    без Н2S

    800 мг/л Н2S

    0,5 н. раствор

    NaCl

    Гексан

    Бензол

    Циклогексан

    3,0

    2,4

    2,6

    2,1

    4,5

    4,6

    4,9

    4,3

    Октан

    Этилбензол

    Гексадекан

    Додекан

    2,2

    2,7

    1,5

    0,5

    4,7

    4,8

    3,5

    -

    2. Взаимодействие между частицами веществ*

    2.1. Виды взаимодействий


    При сближении молекул появляется притяжение, что обусловливает их взаимодействие. К основным видам взаимодействия молекул относятся ван-дер-ваальсовы силы, водородные связи и донорно-акцепторное взаимодействие.

    Ван-дер-ваальсовы силы включают в себя три составляющие: диполь-дипольное, индукционное и дисперсное взаимодействие (рис. 2.1).

    Рис. 2.1. Ван-дер-ваальсовы взаимодействия

    молекул:

    а– диполь-дипольное (ориентационное);

    б- индукционное;в– дисперсионное

    При сближении полярных молекул они ориентируются таким образом, чтобы положительная сторона одного диполя была ориентирована к отрицательной стороне другого диполя. Возникающее взаимодействие называется диполь-дипольным. Энергия этого взаимодействия пропорциональна электрическому моменту диполя и обратно пропорциональна расстоянию между центрами диполей.

    Диполи могут воздействовать на неполярные молекулы, превращая их в индуцированные (наведенные) диполи. Между постоянными и наведенными диполями возникает притяжение, энергия которого пропорциональна электрическому моменту диполя и обратно пропорциональна расстоянию между центрами молекул.

    Энергия индукционного взаимодействия значительно меньше энергии диполь-дипольного взаимодействия.

    В любой молекуле возникают флуктуации электрической плотности, в результате чего появляются мгновенные диполи, которые, в свою очередь, индуцируют мгновенные диполи у соседних молекул. Их появление и распад происходят синхронно. Энергия дисперсионного взаимодействия пропорциональна поляризуемости молекул и обратно пропорциональна расстоянию между центрами частиц.

    Суммарная энергия ван-дер-ваальсовского взаимодействия молекул на 1-2 порядка ниже энергии химических связей.

    2.2. Водородная связь


    Химическая связь, образованная положительно поляризованным водородом молекулы А (или полярной группы) и электроотрицательным атомом В другой или той же молекулы, называется водородной связью. Образование водородной связи обусловлено тем , что в полярных молекулах А (или полярных группах) поляризованный атом водорода обладает уникальными свойствами (отсутствием внутренних оболочек, значительным сдвигом электронной пары к атому с высокой электроотрицательностью и очень малым размером), поэтому водород способен глубоко внедряться в электронную оболочку соседнего отрицательно поляризованного атома.

    Энергия водородной связи возрастает с увеличением электро-отрицательности и уменьшением размеров атомов В, поэтому наиболее прочные водородные связи возникают, когда в качестве атомов В выступают F, О или N.

    В жидком состоянии молекулы, вступающие в водородные связи, ассоциированы, а в твердом состоянии образуют сложные кристаллические структуры.

    Образование межмолекулярных водородных связей приводит к существенному изменению свойств веществ: повышению вязкости, диэлектрической постоянной, температур кипения и плавления, теплот плавления и парообразования.

    Энергия водородной связи имеет промежуточное значение между энергией ковалентной связи и ван-дер-ваальсовых сил.

    2.3. Физическое состояние веществ. Химические системы

    Вещества могут находиться в трех физических состояниях: газообразном, жидком и твердом. При очень высоких температурах возникает разновидность газообразного состояния – плазма.

    В газообразном состоянии молекулы находятся друг от друга на значительных расстояниях и соответственно занимают очень малую долю объема, поэтому при невысоких давлениях и температурах они практически не взаимодействуют друг с другом. Структура вещества в газообразном состоянии не упорядочена.

    В жидком состоянии расстояния между частицами значительно меньше, чем в газообразном. Частицы занимают основную часть объема, постоянно соприкасаются друг с другом и притягиваются друг к другу. При этом наблюдается некоторая упорядоченность частиц (ближний порядок), они подвижны друг относительно друга.

    В твердом состоянии частицы настолько сближены друг с другом, что между ними возникают прочные связи. Практически отсутствует движение частиц относительно друг друга, и существует высокая упорядоченность структуры.

    Системой называется совокупность находящихся во взаимодействии веществ или частиц, обособленная от окружающей среды. Все, что находится вне системы, называется внешней средой. Различают гомогенные и гетерогенные системы. Гомогенные системы состоят из одной фазы, гетерогенные системы – из двух или более фаз. Фаза – это часть системы, однородная во всех ее точках по химическому составу и свойствам и отделенная от других фаз системы поверхностью раздела. Если в состав системы входят вещества или частицы, способные к химическому взаимодействию, то эти системы являются химическими системами.

    Системы существуют при определенных условиях. К параметрам системы относятся температура, давление, объем, масса и концентрация.

    Температура. Единицей измерения абсолютной шкалы служит градус Кельвина К. В этой шкале точка 0 К называется абсолютным нулем. Единицей измерения в шкале Цельсия является градус Цельсия С. Нуль по Цельсию равен 273,15 К. Сравнение свойств различных веществ необходимо проводить при какой-то одной стандартной температуре. За стандартную принята температура, равная 273 К (0С).

    Давление. Единицей давления в системе СИ является Паскаль (Па), Н/м2. В газовых смесях давления отдельных i-составляющих газа называются парциальными давлениями рi. Общее давление смеси газов равно сумме парциальных давлений компонентов. В качестве стандартного принято давление 100 кПа (1 бар).

    Таким образом, стандартными условиями являются температура 273 К (0С) и давление 100 кПа, которые иногда называют также нормальными.

    Концентрация – это отношение количества массы вещества, содержащегося в системе, к объему или массе этой системы.

    Молярная концентрация вещества В сВ – отношение количества вещества в молях, содержащегося в системе, к объему в этой системе, моль/м3 (моль/л).

    Молярная доля вещества В хВ – отношение количества вещества данного компонента (в молях), содержащегося в системе, к общему количеству вещества в молях. Выражается в долях единицы (в %).

    Объемная доля вещества В В – это отношение объема компонента, содержащегося в системе, к общему объему системы. Выражается в долях единицы (в %).

    Для оценки экологической вредности вещества используется предельно допустимая концентрация (ПДК) вещества в воздухе рабочей зоны или в водоеме, мг/м3 (мг/л).



    Заключение


    Коррозия – это постоянно прогрессирующий процесс повреждения металла. Он вызывается различными внешними факторами, приносит серьезные убытки. Также велика опасность того, что из-за ржавения стали может потеряться несущая способность металлоконструкций. Потенциально, это способно привести не только к экономическим издержкам, но и к человеческим жертвам.

    Рассмотрим, какими могут быть последствия коррозии металла. Также затронем вопрос о проведении исследования процессов, методах защиты от подобного разрушительного воздействия.

    Основные аспекты исследования проблемы коррозии


    Несмотря на то, что человечество давно знакомо с проблемой коррозии, исследования протекания процесса и методов борьбы с ними продолжаются и сегодня. Это обусловлено тремя основными аспектами, которые помогает получить научное изучение проблемы:

    • Экономическая эффективность. Понимание того, что может стимулировать окисление материала и коррозию в определенных условиях, позволяет существенно уменьшить экономические издержки. Это касается разрушения отдельных металлических изделий – от труб и котлов, до деталей станков, теплообменной техники, емкостей. Чем больше служит такое изделие, тем меньше нужно тратить на ремонт и потенциальную замену.

    • Увеличение надежности оборудования. Существуют области, в которых выход оборудования из строя может приводить к серьезным опасным последствиям. Пример – разрушение турбин на АЭС и ТЭС, проблемы с хранением отходов, представляющих повышенную биологическую опасность, потенциально способные нанести вред, как человеку, так и окружающей среде.

    • Обеспечение сохранности фонда металлических изделий. Один из факторов – постепенное истощение мировых запасов полезных ископаемых. Многие страны начинают обращать внимание на то, что в будущем вполне может возникнуть вероятность нехватки металла. В таком случае человечество столкнется с серьезными проблемами.

    Многие компании, которые работают в производстве оборудования или изготовлении металлических изделий сами финансируют различные исследования в данной области. Они ожидают получения значимой экономической отдачи в будущем, повышения безопасности производства.

    Список литературы


    1 Улиг Г.Г. Коррозия и борьба с ней / Г.Г. Улиг, Р.У. Реви. - Л.: Химия, 1989.

    2 Никифоров В.М. Технология металлов и конструкционные материалы / В. М. Никифоров. - М.: Высшая школа, 1980.

    3 Герасимов Я. И. Курс физической химии / Я. И. Герасимов, В. П. Древинг, Е. Н. Еремин и др. - М.: Химия, 1973.

    4 Исаев Н. И. Теория коррозийных процессов / Н. И. Исаев. - М.: Металлургия, 1997. -

    5 Cеменова И.В. Коррозия и защита от коррозии / И. В. Семеновой. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2002.

    6 Вячеславов П. М. Металлические покрытия, нанесенные химическим способом / П. М. Вячеславов. - Л.: Машиностроение, 1985.



    написать администратору сайта