Uploaded by Lomaka

Лабораторная химия 8

advertisement
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Ижевский государственный технический университет имени М.Т. Калашникова»
Факультет «Институт строительства и архитектуры им. В.А. Шумилова»
Кафедра «Химия и химическая технология»
Лабораторная работа №8
«Коррозия металлов»
Выполнил:
студент группы Б20-500-3
А.В.Альтергот
Проверил:
к. т. н., доцент ХиХТ
Н.В.Семакина
Ижевск, 2020
«Коррозия металлов и методы защиты»
Цель работы:
1. Отличить химическую коррозию от электрохимической.
2. Определить механизмом образования микрогальванических элементов при
коррозии.
3. Провести процессы, протекающих на поверхности металлов при их коррозии.
4. Познакомиться с методами защиты металлов от коррозии.
Теоретическая часть.
1. Коррозия - процесс разрушения металлов при химическом или электрохимическом
воздействии окружающей среды. Это самопроизвольный процесс, связанный с
переходом системы металл - среда в более термодинамически устойчивое состояние,
поэтому его протекание можно контролировать по изменению поверхностной
энергии Гиббса.
2. Коррозию классифицируют по разным признакам: типу, условиям протекания,
виду коррозионных разрушений.
По типу происходящих процессов различают Химическую и Электрохимическую
коррозию.
По условиям протекания процесса, которые весьма разнообразны,
различают Газовую, Атмосферную, Жидкостную, Почвенную, Биологическую
коррозию.
Наибольший вред приносит атмосферная коррозия. Она протекает под влиянием
кислорода воздуха и влаги с растворенными в ней химическими веществами.
По виду коррозионных разрушений коррозию подразделяют
на Равномерную и Неравномерную язвенную, Точечную (питтинговую),
щелевую, Подповерхностную, Межкристаллитную. Первые два вида разрушений
относятся к общей, или сплошной, коррозии, остальные - к местной.
3. Химическая коррозия — это разрушение металла из-за окисления его
окислителями, находящимися в коррозионной среде.
Основные способы защиты:
1) электрохимический метод — позволяет уменьшить разрушительный процесс на
основе закона гальваники;
2) уменьшение агрессивной реакции производственной среды;
3) химическое сопротивление металла;
4) защита поверхности металла от неблагоприятного воздействия окружающей
среды.
4. Электрохимическая коррозия металлов – это процесс разрушения металлов в среде
различных электролитов, который сопровождается возникновением внутри системы
электрического тока.
Основные способы защиты:
1) Применение заклепок из более активных металлов
2) Прикрепление пластилин из более активных металлов
3) Нейтрализация тока, возникающего при коррозии
Экспериментальная часть.
Опыт 1. Коррозия натрия в воздухе.
Разрезаем кусочек натрия, срез блестящий, тускнеющий в результате окисления
кислородом воздуха.
Na0 + O20 → Na2+1O2-1
в-ль о-ль
2 Na0 – 1e → Na+1
1 O20 + 2e → 2O-1
2Na0 + O20 → Na2+1O2-1
Вывод: наблюдали химическую (газовую) коррозию натрия кислородом воздуха.
Опыт 2. Коррозия оцинкованного и луженого железа.
Выполнение опыта:
Внесли в пробирку 4-5 капель раствора сульфата железаи добавили 1-2 капли
раствора гексоциано (+3)феррата калия K3[Fe(CN)6]. Появление синего окрашивания
раствора вследствие образования турнбулевой сини K3[Fe(CN)6] свидетельствует о
присутствии в растворе ионов Fe.
Проводим качественную реакцию на ионы Fe2+
3FeSO4 + 2K3[Fe(CN)6] → Fe3[Fe(CN)6]2 ↓ + 3K2SO4
3Fe2+ + 2[Fe(CN)6]3- → Fe3[Fe(CN)6]2 ↓
Налили в две пробирки на ½ их объема дистиллированной воды H2O и добавили в
каждую по 4-5 капель раствора серной кислоты H2SO4 и гексоциано (+3) феррата
калия K3[Fe(CN)6]. В одну пробирку опустили кусочек оцинкованного железа Fe/Sn,
а в другую кусочек луженого железа Fe/Zn . Через несколько минут наблюдали
появление синего окрашивания раствора, в который погружено железо.
Наблюдали качественную реакцию в системе Fe/Sn.
𝑝
1. 1. 𝜑𝐹𝑒/𝐹𝑒 2+ = −0, 32 В
𝑝
𝜑𝑆𝑛/𝑆𝑛2+ = −0, 25 В
2. Определяем анодный и катодный участки: A – Fe; K – Sn
3. Механизм коррозионных процессов:
+А: Fe0 - 2e →Fe2+ - окисление
Fe2+ + nH2O→[Fe(H2O)n]2+
-K: 1) 2H+ + 2e → H20↑ (водородная деполяризация) – восстановление
2) O2 + 2H+ + 4e → 2H2O (кислородная деполяризация)
4. Рассчитаем потенциалы катодных процессов:
𝑝
К
𝜑2𝐻 +/𝐻 = 0,186 − 0,059 ∙ 𝑝𝐻 + 𝑛𝐻
= 0,186 − 0,059·2 + 𝑛𝐻𝑆𝑛=0,82
= −0,752В
2
2
2
𝑝
𝜑𝑂2 /𝐻2 𝑂
= 1,21 − 0,059 ∙ 𝑝𝐻 + 𝑛𝑂𝑘2 = 1,21 − 0,059 ∙ 2 + 𝑛𝑂𝑆𝑛=1,21
= −0,118 B
2
5. Определяем возможность коррозии: рассчитаем 𝜀:
р
р
𝜀1 = 𝜑2𝐻 +/𝐻2 − 𝜑 𝐹𝑒 = −0,752 − (−0,32) = −0,432 𝐵 < 0 под действием ионов H+
𝐹𝑒2+
железо не корродирует
р
𝜀2 = 𝜑О2 /𝐻2О − 𝜑
р
𝐹𝑒
𝐹𝑒2+
= −0,118 − (−0,32) = 0,202 𝐵 > 0 железо корродирует с
кислородной деполяризацией
𝑝
2 1. 𝜑𝐹𝑒/𝐹𝑒 2+ = −0, 32 В
𝑝
𝜑𝑍𝑛/𝑍𝑛2+ = −0, 84 В
2. Определяем анодный и катодный участки: A – Zn; K – Fe
3. Механизм коррозионных процессов:
+А: Zn0 - 2e →Zn2+ - окисление
Zn2+ + nH2O→[Zn(H2O)n]2+
-K: 1) 2H+ + 2e → H20↑– восстановление
2) O2 + 2H+ + 4e → 2H2O
4. Рассчитаем потенциалы катодных процессов:
𝑝
𝐹𝑒=0,34
К
𝜑2𝐻 +/𝐻 = 0,186 − 0,059 ∙ 𝑝𝐻 + 𝑛𝐻
= 0,186 − 0,059·2 + 𝑛𝐻
= −0,272 В
2
2
2
𝑝
𝜑𝑂2 /𝐻2 𝑂
= 1,21 − 0,059 ∙ 𝑝𝐻 + 𝑛𝑂𝑘2 = 1,21 − 0,059 ∙ 2 + 𝑛𝑂𝐹𝑒=1,07
= 0,022 B
2
5. Определяем возможность коррозии: рассчитаем 𝜀:
р
р
𝜀1 = 𝜑2𝐻 +/𝐻2 − 𝜑 𝑍𝑛 = −0,272 − (−0,84) = 0,568 𝐵 В>0 цинк корродирует с
𝑍𝑛2+
ионами водорода
р
р
𝜀2 = 𝜑О2 /𝐻2О − 𝜑 𝑍𝑛 = 0,022 − (−0,84) = 0,862 𝐵
𝑍𝑛2+
В > 0 цинк корродирует с кислородной деполяризацией
Опыт 3. «Действие ингибиторов на коррозию цинка»
В 2 пробирки внесли по 5-7 капель 2H раствора соляной кислоты и по кусочку цинка,
по возможности равного размера. Когда выделение водорода стало достаточно
интенсивным прибавили в одну из пробирок микрошпатель порошка уротропина.
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2↑
Zn0 + 2H⁺ + 2Cl⁻ = Zn²⁺ + 2Cl⁻ + H₂↑ (ионное полное уравнение)
Zn0 + 2H⁺ = Zn²⁺ + H₂↑ (ионное сокращенное уравнение)
При добавлении уротропина выделение водорода прекратилось.
Вывод: уротропин – это индибитор (замедлитель) коррозий цинка в HCl
Общий вывод: Я смогла отличить химическую коррозию от
электрохимической.Разобралась с механизмом образования микрогальванических
элементов при коррозии, а также в процессах, протекающих на поверхности
металлов при их коррозии. Ознакомиться с методами защиты металлов от коррозии.
Download