Что такое окислы на металле
Обновлено: 05.10.2024
О. называются соединения простых тел с кислородом. Если придерживаться деления простых тел на две группы, на металлы и металлоиды (см.), то вообще в характере их О. можно заметить довольно ясную разницу. Тогда как типические представители первой группы, например щелочные металлы и щелочноземельные, соединяясь с кислородом, дают основания (см.) или основные О., представители другой, например галоиды, сера и проч., дают ангидриды кислот (см.) или кислотные О.; но резкой границы между окислами той и другой группы нельзя провести и свойства промежуточных членов настольно неопределенны, что их с одинаковым правом можно относить как к основаниям, так и к кислотам. Однако, основные, промежуточные и кислотные О. можно объединить в одну группу под именем солеобразных О., так как, соединяясь друг с другом они образуют соли (см.); этим они отличаются от так называемых безразличных О., которые солей не образуют, как например перекиси (см.).Номенклатура О., в особенности, когда какое-нибудь простое тело дает их несколько, составляется различно, смотря по тому, имеют ли дело с металлом или металлоидом и в зависимости от того получается ли основание, кислота или безразличный окисел. Если какой-нибудь металл дает один основной окисел, то последний называют окисью, например окись кальция, окись магния и пр.; если их существует два, то окисел с меньшим содержанием кислорода называется закисью, например закись железа FeO и окись Fe2O3. О. с меньшим содержанием кислорода, чем в закиси, называется недокисью. Для обозначения высших степеней окисления, чем окись, если получается безразличный окисел, его называют часто перекисью; если же получаются соединения с кислотным характером, то к ним прилагают номенклатуру кислотных ангидридов. У металлоидов названия закиси, окиси, перекиси, смотря по степени окисления, носят безразличные О., например закись азота N2O, окись азота NO, окись углерода СО; для обозначения же кислотных О. дают различные окончания прилагательному (образованному из названия тела), стоящему перед словом ангидрид именно в порядке окисления — —оватистый, -истый, -оватый, -ный, например хлорноватистый, хлористый, хлорноватый, хлорный; для более высших перед таким прилагательным ставят приставку над, например над-серный. Так как открытие различных степеней окисления простых тел происходило не последовательно, то это, очевидно, должно было сказаться в некоторой произвольности в обозначении, в некоторой, весьма понятной, непоследовательности в номенклатуре. О химических свойствах О. см. соответственные простые тела.
оксиды, соединения химических элементов с кислородом. По химическим свойствам все О. делятся на солеобразующие (например, Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P2O5, SO3, Cl2O7) и несолеобразующие (например, СО, N2O, NO, H2O). Солеобразующие О. подразделяются на основные, кислотные и амфотерные (их гидроокиси являются соответственно Основаниями, кислотами (См. Кислоты) или проявляют Амфотерность). Химическая функция О. определяется положением окисленных элементов в периодической системе элементов (См. Периодическая система элементов) Д.И. Менделеева. (О названиях О. см. Номенклатура химическая.) Многие О. встречаются в природе: вода H2O, углекислый газ СО2, кремнезём SiO2 (главная составная часть горных пород) и др. Некоторые природные О. (железа (См. Железо), олова (См. Олово) и др.) служат главным сырьём для получения соответствующих металлов. О. широко применяют в технике, например негашёную Известь CaO — в строительном деле, NO2, SO2 — в производстве азотной и серной кислот.
ОКИСЛЫ, оксиды, соединения хим. элементов с кислородом. По хим. свойствам все О. делятся на солеобразующие и несолеобразующие (напр., СО, N2O, NO, H2O). Солеобразующие О. подразделяются на основные, кислотные и амфотерные (их гидроокиси являются соответственно основаниями, кислотами или проявляют амфотерность). Хим. функция О. определяется положением окисленных элементов в периодической системе элементов Д. И. Менделеева. (Оназваниях О. см. Номенклатура химическая.) Многие О. встречаются в природе: вода Н2О, углекислый газ СО2, кремнезём SiO2 (гл. составная часть горных пород) и др. Нек-рые природные О. (железа, олова и др.) служат гл. сырьём для получения соответствующих металлов. О. широко применяют в технике, напр, негашёную известь СаО - в строит, деле, NO2, SO2 - в произ-ве азотной и серной к-т.
Окислы — О. называются соединения простых тел с кислородом. Если придерживаться деления простых тел на две группы, на металлы и металлоиды (см.), то вообще в характере их О. можно заметить довольно ясную разницу. Тогда как типические представители первой группы, например щелочные металлы и щелочноземельные, соединяясь с кислородом, дают основания (см.) или основные О., представители другой, например галоиды, сера и проч., дают ангидриды кислот (см.) или кислотные О.; но резкой границы между окислами той и другой группы нельзя провести и свойства промежуточных членов настольно неопределенны, что их с одинаковым правом можно относить как к основаниям, так и к кислотам. Однако, основные, промежуточные и кислотные О. можно объединить в одну группу под именем солеобразных О., так как, соединяясь друг с другом они образуют соли (см.); этим они отличаются от так называемых безразличных О., которые солей не образуют, как например перекиси (см.). Номенклатура О., в особенности, когда какое-нибудь простое тело дает их несколько, составляется различно, смотря по тому, имеют ли дело с металлом или металлоидом и в зависимости от того получается ли основание, кислота или безразличный окисел. Если какой-нибудь металл дает один основной окисел, то последний называют окисью, например окись кальция, окись магния и пр.; если их существует два, то окисел с меньшим содержанием кислорода называется закисью, например закись железа FeO и окись Fе 2O3. О. с меньшим содержанием кислорода, чем в закиси, называется недокисью. Для обозначения высших степеней окисления, чем окись, если получается безразличный окисел, его называют часто перекисью; если же получаются соединения с кислотным характером, то к ним прилагают номенклатуру кислотных ангидридов. У металлоидов названия закиси, окиси, перекиси, смотря по степени окисления, носят безразличные О., например закись азота N 2 O, окись азота NO, окись углерода СО; для обозначения же кислотных О. дают различные окончания прилагательному (образованному из названия тела), стоящему перед словом ангидрид именно в порядке окисления — —оватистый, -истый, -оватый, -ный, например хлорноватистый, хлористый, хлорноватый, хлорный; для более высших перед таким прилагательным ставят приставку над, например над-серный. Так как открытие различных степеней окисления простых тел происходило не последовательно, то это, очевидно, должно было сказаться в некоторой произвольности в обозначении, в некоторой, весьма понятной, непоследовательности в номенклатуре. О химических свойствах О. см. соответственные простые тела. С. Вуколов. Δ .
— м-лы, являющиеся соединениями металлов и неметаллов с кислородом. В зависимости от хим. свойств их делят на:
1) кислотные или ангидриты (SiO2 и др.);
2)основные (СаО и др.);
3) амфотерные (Al2O3 и др.);
4) безразличные, или индифферентные (редки), и
5) солеобразные (FeFe2O4 и др.).
По составу среди О.выделяются простые, сложные и гидроокислы. Простые О.— это соединения одного элемента с кислородом. Широко распространены О. двух-, трех- и четырехвалентных элементов. Редки О. с формулами А2О, А3О4. Катион чаще всего представлен Н, Si, Al, Fe, Ti. Mn, Sn, Pb, Mg, As, Sb, Bi, Cu, U и изредка др. элементами. Структура этих О. сравнительно проста. Координационные числа катионов обычно 6 или 4, редко др. Физ. и оптические свойства простых О. варьируют в широких пределах. Образуются О. при любых процессах: ряд простых О. характерен для з. окисл., осач. м-ний, др. образуются лишь в эндогенных м-ниях. Наконец, такие О., как корунд, гематит и др. чаще всего встречаются в метаморфогенных м-ниях. Сложные О. представляют собой соединения с кислородом двух или более металлов или одного и того же металла различных валентностей. Поскольку О. некоторых металлов, входящие в сложные О., являются ангидридами, эти сложные О. могут рассматриваться как соли соответствующих кислот: алюминаты, антимонаты, антимониты, титанаты, ниобаты, танталаты и т. п. Среди сложных О. различного состава наиболее распространены О. с формулой AB2O4, в которых А = Mg, Fe 2+ , Zn, Mn 2+ , Ni, Be, Си; В = Al, Fe 3+ , Cr, Mn 3+ . К ним относятся м-лы рядов шпинели, магнетита, хромита и др. Весьма важны сложные О., содер. Nb, Та, Ti, U, Th и TR. Сложные О. обычно имеют тв. 4 — 8, повышенный уд. в. и высокий пок. прел. Некоторые из них непрозрачны. Образуются они при различных процессах, однако наиболее характерны для эндогенных, часто магм., скарновых и высокотемпературных гидротерм. м-ний. Гидроокислы представляют собой соединения металлов с гидроксильной группой [ОН] – , полностью или частично замещающей ионы кислорода в О. Подобно О. выделяются простые и сложные гидроокислы. В первых катионами являются Fe 3 *, Al, Mg, Mn, Ca, В, W и некоторые др. металлы, во вторых — преобладают Mg, Al, Cr, Fe, Ba, Mn; в них обычно присутствует дополнительный анион [СО3] 2– . Большинство гидроокислов имеет слоистую структуру, характеризующуюся гексагональной или близкой к ней плот-нейшей упаковкой ионов [ОН] – . Большая часть гидроокислов образует пластинчатые к-лы с сов. сп., параллельной слоям структуры. Тв. их 2 — 5, уд. в. малый. Гидроокислы образуются при низких температурах. Наиболее характерны они для экзогенных м-ний, з. окисл. и т. п. Многие О. и гидроокислы являются важными полезными ископаемыми — рудами Fe, Al, Mn, Cr, Sn, U, Cu и др.
А. И. Пертель.
Геологический словарь: в 2-х томах. — М.: Недра . Под редакцией К. Н. Паффенгольца и др. . 1978 .
- В минералогии, класс распространенных минералов соответствующего химического состава. Сюда относят также гидроокислы, т. е. соединения типа RO[OH] или R[OH]n. В настоящее время, кроме Окислов одного элемента или простых, сюда же относят и т. н. двойные и сложные Окислы - алюминаты, ферриаты, титанаты, антимонаты, тантало-ниобаты, уранаты и др. солеобразные соединения, в решетке которых отсутствуют комплексные анионы, характерные для типичных солей (например, сульфатов или карбонатов). Среди минералов наиболее распространены амфотерные Окислы, а также слабые основания или слабые ангидриды. Твердость обычно высокая (6 - 9), низкая для минералов с решеткой слоистого типа; удельный вес 2,3 - 8,2. Окраска разнообразная. Показатель преломления обычно высокий. Иногда также непрозрачные, с полуметаллическим или даже металлическим блеском. Окислы образуются при различных процессах, чаще всего метасоматическом, метаморфическом и магматическом (начиная с самых высоких температур), также гидротермальном и экзогенном. Гидроокислы, в отличие от простых Окислов, характерны для низкотемпературных процессов, особенно экзогенного, часто результат осаждения коллоидов. Наиболее распространены среди минералов (не считая кварца) Окислы и гидроокислы железа. Многие Окислы являются важными полезными ископаемыми: драгоценные и технические камни (корунд, кварц и др.), руды железа, хрома, алюминия, марганца и др.
Окисление металлов
реакция соединения металла с кислородом, сопровождающаяся образованием окислов (оксидов). В более широком смысле О. м. — реакции, в которых атомы теряют электроны и образуются различные соединения, например хлориды, сульфиды и т.п. В природе металлы находятся почти исключительно в окисленном состоянии (в виде руд), поэтому их производство основано на процессах восстановления различных соединений. Металлы и сплавы, используемые на практике, вследствие воздействия окружающей среды подвергаются постепенному окислению — коррозии (См. Коррозия). Направление процессов О. м. определяется как термодинамическим фактором — изменением свободной энергии при реакции, так и кинетическим — скоростью её протекания, которая в значительной степени зависит от природы продуктов окисления и характера их взаимодействия с металлом. При производстве металлургической продукции О. м. может привести к образованию окалины (См. Окалина), потере ценных легирующих элементов и железа. В ряде же случаев проводят преднамеренное О. м. в защитных или декоративных целях (см. Оксидирование).
Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .
Смотреть что такое "Окисление металлов" в других словарях:
окисление металлов — Процесс взаимодействия твердого или жидкого металла (сплава) с кислородом, сопровождаемый образованием оксидов. В более широком смысле окисление металлов — реакции, в которых атомы теряют электроны и образуют соединения, например, хлориды,… … Справочник технического переводчика
Окисление металлов — [oxydation of metals] процесс взаимодействия твердого или жидкого металла (сплава) с кислородом, сопровождающий образование оксидов. В более широком смысле окисление металлов реакции, в которых атомы теряют электроны и образуются соединения,… … Энциклопедический словарь по металлургии
ОКИСЛЕНИЕ МЕТАЛЛОВ — [oxydation of metals] процесс взаимодействия твердого или жидкого металла (сплава) с кислородом, сопровождаемый образованием оксидов. В более широком смысле окисление металлов реакции, в которых атомы теряют электроны и образуют соединения,… … Металлургический словарь
окисление металлов — ▲ окисление ↑ металл ↓ патина. патинировать. позеленеть. окалина. | оксидирование … Идеографический словарь русского языка
Окисление - восстановление — Окисление восстановление, окислительно восстановительные реакции, химические реакции, сопровождающиеся изменением окислительных чисел атомов. Первоначально (со времени введения в химию кислородной теории горения А. Лавуазье, конец 18 в.)… … Большая советская энциклопедия
Окисление-восстановление — окислительно восстановительные реакции, химические реакции, сопровождающиеся изменением окислительных чисел (См. Окислительное число) атомов. Первоначально (со времени введения в химию кислородной теории горения А. Лавуазье, конец 18 в.)… … Большая советская энциклопедия
МЕТАЛЛОВ ОКИСЛЕНИЕ — подразделяется на химическое и электрохимическое. Для хим. окисления используют обычно газообразные реагенты, для электрохим. водные р ры. М. о. газообразными реагентами протекает при газовой коррозии, получении оксидов или галогенидов металлов… … Химическая энциклопедия
окисление-восстановление — [redox] химические реакции, сопровождаемые изменением окислительных чисел атомов. Согласно кислородной теории горения А. Лавуазье (кон. XVIII в.) окисление называл только реакции соединения с кислородом, восстановлением отнятие кислорода. С… … Энциклопедический словарь по металлургии
окисление-восстановление — Химические реакции, сопровождающиеся изменением окислительных чисел атомов. Согласно кислородной теории горения А. Лавуазье (кон. XVIII в.) окислением называются только реакции соединения с кислородом, восстановлением — отнятие кислорода. С … Справочник технического переводчика
Окисление — – процесс образования окислов металлов. [Блюм Э. Э. Словарь основных металловедческих терминов. Екатеринбург, 2002 г.] Рубрика термина: Общие термины Рубрики энциклопедии: Абразивное оборудование, Абразивы, Автодороги … Энциклопедия терминов, определений и пояснений строительных материалов
Окислы
Окси́д (о́кисел, о́кись) — соединение химического элемента с кислородом, в котором сам кислород связан только с менее электроотрицательным элементом. Химический элемент кислород по электроотрицательности второй после фтора, поэтому к оксидам относятся почти все соединения химических элементов с кислородом. К исключениям относятся, например, дифторид кислорода OF2.
Оксиды — весьма распространенный тип соединений, содержащихся в земной коре и во вселенной вообще. Примерами таких соединений являются ржавчина, вода, песок, углекислый газ, ряд красителей. Окислами называется класс минералов, представляющих собой соединения металла с кислородом (см. Категория:Окислы).
Соединения, содержащие атомы кислорода, соединённые между собой, называются пероксидами (перекисями) и супероксидами. Они не относятся к категории оксидов.
Содержание
Классификация
В зависимости от химических свойств различают:
- солеобразующие оксиды
- основные оксиды (например, оксид натрия Na2O, оксид меди(II) CuO); Оксиды металлов, валентность которых I-II, кроме ZnO.
- кислотные оксиды (например, оксид серы(VI) SO3, оксид азота(IV) NO2); Оксиды металлов с валентностью V-VII и оксиды неметаллов.
- амфотерные оксиды (например, оксид цинка ZnO, оксид алюминия Al2О3); Оксиды металлов с валентностью III-IV и ZnO.
Номенклатура
В соответствии с номенклатурой ИЮПАК, оксиды называют словом «оксид», после которого следует наименование химического элемента в родительном падеже, например: Na2O — оксид натрия, Al2O3 — оксид алюминия. Если элемент образует несколько оксидов, то в их названиях указывается его степень окисления римской цифрой в скобках сразу после названия (без пробела). Например, Cu2О — оксид меди(I), CuO — оксид меди(II), FeO — оксид железа(II), Fe2О3 — оксид железа(III), Cl2O7 — оксид хлора(VII).
Часто используют и другие наименования оксидов по числу атомов кислорода: если оксид содержит только один атом кислорода, то его называют монооксидом, моноокисью или закисью, если два — диоксидом или двуокисью, если три — то триоксидом или триокисью и т. д. Например: монооксид углерода CO, диоксид углерода СО2, триоксид серы SO3.
Также распостранены исторически сложившиеся (тривиальные) названия оксидов, например угарный газ CO, серный ангидрид SO3 и т. д.
Химические свойства: Основные оксиды.
Примечание:кислота ортофосфорная или сильная.
2. Сильноосновный оксид + вода = щелочь
3. Сильноосновный оксид + кислотный оксид = соль
4. Основный оксид + водород = металл + вода
Примечание: металл менее активный, чем алюминий.
Химические свойства: Кислотные оксиды.
Некоторые оксиды, например SiO2, с водой не реагируют, поэтому их кислоты получают косвенным.
2. Кислотный оксид + основной оксид = соль
Если кислотный оксид является ангидридом многоосновной кислоты, возможно образование кислых или средних солей:
4. Нелетучий оксид + соль1 = соль2 + летучий оксид
Химические свойства: Амфотерные оксиды.
При взаимодействии с сильной кислотой или кислотным оксидом проявляют основные свойства:
При взаимодействии с сильным основанием или основным оксидом проявляют кислотные свойства:
ZnO + 2KOH + H2O = K2[Zn(OH)4)] (в водном растворе)
ZnO + CaO = CaZnO2 (при сплавлении)
Получение оксидов
1. Взаимодействие простых веществ (за исключением инертных газов, золота и платины) с кислородом:
2. Обжиг или горение бинарных соединений в кислороде:
3. Термическое разложение солей:
4. Термическое разложение оснований или кислот:
5. Окисление низших оксидов в высшие и восстановление высших в низшие:
6. Взаимодействие некоторых металлов с водой при высокой температуре:
7. Взаимодействие солей с кислотными оксидами при нагревании с выделением летучего оксида:
9. При действии водоотнимающих веществ на кислоты и соли:
10. Взаимодействие солей слабых неустойчивых кислот с более сильными кислотами:
Ссылки
Wikimedia Foundation . 2010 .
Полезное
Смотреть что такое "Окислы" в других словарях:
ОКИСЛЫ — ОКИСЛЫ, соединения элементов с кислородом. Кислород соединяется со всеми элементами кроме благородных газов. Недавно открытая юкись фтора заполняет существовавший в отношении фтора пробел. В зависимости от степени окисления и валентности элемента … Большая медицинская энциклопедия
ОКИСЛЫ — м лы, являющиеся соединениями металлов и неметаллов с кислородом. В зависимости от хим. свойств их делят на: 1) кислотные или ангидриты (SiO2 и др.); 2)основные (СаО и др.); 3) амфотерные (Al2O3 и др.); 4) безразличные, или индифферентные (редки) … Геологическая энциклопедия
ОКИСЛЫ — (устаревшее название) то же, что (см.) … Большая политехническая энциклопедия
ОКИСЛЫ — согласно международной химической номенклатуре окислы называют оксидами … Металлургический словарь
Окислы и гидроокислы — Окислы и гидроокислы минералы, являющиеся соединениями металлов и неметаллов с кислородом. Классификация В зависимости от химических свойств окислы разделяют Кислотные или ангидриты (SiO2 и другие). Основные (СаО и другие). Амфотерные… … Википедия
Окислы и гидроокислы (минералы) — Окислы и гидроокислы минералы, являющиеся соединениями металлов и неметаллов с кислородом. Классификация В зависимости от химических свойств окислы разделяют Кислотные или ангидриты (SiO2 и другие). Основные (СаО и другие). Амфотерные… … Википедия
Окислы азота — Смесь различных окислов азота, кроме закиси NO2, образовавшихся в цилиндре дизеля в процессе сгорания Источник: ГОСТ 24585 81: Дизел … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Окислы природные — группа минералов, представляющих собой природные химические соединения элементов с кислородом, с гидроксильной группой (т. и. гидроокислы или гидроксиды), а также с О и OH вместе (т. н. оксигидраты). В качестве катионов в составе О. п.… … Большая советская энциклопедия
Окислы и гидроокислы
Окислы и гидроокислы — минералы, являющиеся соединениями металлов и неметаллов с кислородом.
В зависимости от химических свойств окислы разделяют
- Кислотные или ангидриты (SiO2 и другие).
- Основные (СаО и другие).
- Амфотерные (Al2O3 и другие)
- Безразличные или индифферентные (редкие)
- Солеобразные (FeFe2O4 и другие).
По составу среди окислов выделяют: простые, сложные и гидроокислы.
Простые окислы — это соединения одного элемента с кислородом. Широко распространены окислы двух-, трёх-, четырехвалентных элементов. Редки окислы с формулами А2О3, А2О4. Катион чаще всего представлен H, Si, Al, Fe, Ti, Mn, Sn, Pb, Mg, As, Sb, Bi, Cu, U и редко другими элементами.
Структура таких окислов очень проста. Координационные числа катионов обычно 4 или 6. Физические и оптические свойства простых окислов варьируются в широких пределах. Ряд простых окислов характерен для зон окисления, осадочных месторождений, эндогенных месторождений. Такие окислы как корунд, гематит и др., чаще всего встречаются в метаморфогенных месторождениях.
Сложные окислы — представляют собой соединения с кислородом двух или более металлов различной валентности. Поскольку окислы некоторых металлов, входящих в сложные окислы, являются ангидритами, эти сложные окислы могут рассматриваться как соли соответствующих кислот: Алюминаты, антимонаты, антимониты, титанаты, ниобаты, танталаты и т.п. Среди сложных окислов различного состава распространены окислы с формулой АВ2О4, в которых А = Mg, Fe 2+ , Zn, Mn 2+ , Ni, Be, Cu; В = Al, Fe 3+ , Cr, Mg 3+ . К ним относятся минералы рядов шпинели, магнетита, хромита и других. Весьма важные сложные окислы содержат Nb, Ta, Ti, U, Th, TR.
Сложные окислы обычно имеют твёрдость по шкале мооса 4—8, повышенный удельный вес и высокий показатель преломления. Некоторые из них непрозрачны. Образуются они при различных процессах , однако, наиболее характерны для эндогенных, частично магматических, скарновых и высокотемпературных гидротермальных месторождений.
Гидроокислы - представляют собой соединения металлов с гидроксильной группой [OH] - , полностью или частично замещающую ионы кислорода в окислах. Выделяют простые и сложные гидроокислы.
- Простые гидроокислы. В них представлены катионы Fe 3+ , Al, Mg, Mn, Са, В, W и некоторых других металлов.
- Сложные гидроокислы. Преобладают катионы Al, Mg, Cr, Fe, Ba, Mn, и присутствует дополнительный анион [CO3] 2- .
Большинство гидроокислов имеют слоистую структуру, характеризующуюся гексагональной или близкой к ней плотнейшей упаковкой ионов [OH] - . Большая часть гидроокислов образует пластинчатые кристаллы с совершенной спайностью, параллельной слоям структуры. Твердость по шкале Мооса 2—5, удельный вес малый. Образуются при низких температурах. Наиболее характерны для экзогенных месторождений и зон окисления.
Выделяют следующие группы минералов
- Окислы меди (куприт)
- Окислы и гидроокислы алюминия (Корунд, диаспор, бёмит, гидраргиллит, боксит, шпинель)
- Окислы и гидроокислы железа, окислы титана и хрома (гематит, магнетит, гётит, лепидокрокит, лимонит, рутил, ильменит, хромит)
- Окислы и гидроокислы марганца (пиролюзит, манганит, псиломелан, вад)
- Окислы и гидроокислы олова, урана, тантала и ниобия (касситерит, уранинит, колумбит, танталит, пирохлор, микролит)
- Окислы мышьяка, сурьмы, висмута, молибдена и вольфрама (арсенолит, сенармонтит, валентинит, бисмит, ферримолибдит, тунгстит).
Многие окислы и гидроокислы являются важными рудами на Fe, Al, Mn, Cr, Sn, U, Cu и другие.
Коррозия металлов
Всякое явление или процесс вокруг нас связан с химией. Скажем, ржавление железа. Хоть раз в жизни вы наверняка задумывались, почему одни металлы ржавеют и разрушаются, а другие — нет. И что такого особенного в нержавеющей стали, что этот процесс ей нипочем? Обо всем это мы и поговорим в сегодняшней статье.
О чем эта статья:
Коротко о главном
Коррозия металлов или ржавление в химии — это явление, которое возникает из-за взаимодействия металлической пластинки с веществами окружающей среды (кислородом воздуха или кислотами, с которыми может реагировать металлическое изделие).
Обычно окисляются металлы, включая железо, которые находятся левее водорода в ряду напряжений.
Чаще всего встречаются химическая и электрохимическая коррозии. Чтобы понять, чем они отличаются друг от друга, давайте сравним их по нескольким критериям в таблице ниже.
Таблица 1. Сравнение химической и электрохимической коррозии металлов
Признаки сравнения
Химическая коррозия
Электрохимическая коррозия
Разрушение металлов в из-за взаимодействия с газами или растворами, которые не проводят электрический ток
Разрушение металла, при котором возникает электрический ток в воде или среде другого электролита
При контакте железа с цинком коррозии подвергается цинк:
Zn 0 - 2e - = Zn 2+ .
Защитить металл от коррозии можно по-разному: покрытием защитными материалами, электрохимическими методами, шлифованием и т. д. Далее — подробно обо всем этом.
Что такое коррозия
Коррозия — это самопроизвольное разрушение элементов, чаще всего металлов, под действием химического или физико-химического влияния окружающей среды.
Иными словами, из-за химического воздействия железо начинает ржаветь. Это весьма сложный процесс, который состоит из несколько этапов. Но суммарное уравнение коррозии выглядит так:
Часто под коррозией понимают химическую реакцию между материалом и средой либо между их компонентами, которая протекает на границе раздела фаз. Обычно это окисление металла. Например:
Некоторые металлы, даже активные, покрываются плотной оксидной пленкой при коррозии. Это одна из их характерных черт. Оксидная пленка не дает окислителям проникнуть в более глубокий слой и поэтому защищает металл от коррозии. Алюминий обычно устойчив при контакте с воздухом и водой, даже горячей. Тем не менее, если поверхность алюминия покрыть ртутью, то образуется амальгама. Она разрушает оксидную пленку, и алюминий начинает быстро превращаться в белые хлопья метагидроксида алюминия:
Коррозии подвергаются и многие малоактивные металлы. Например, поверхность медного изделия покрывается патиной — зеленоватым налетом. Это происходит потому, что на ней образуются смеси основных солей.
Виды коррозии металлов
Химическая коррозия
Химическая коррозия — это процесс разрушения металла, который связан с реакцией между металлом и коррозионной средой.
Химическая коррозия протекает без воздействия электрического тока, и в результате этой реакции металлы окисляются. Этот вид коррозии можно разделить на два подвида:
газовая коррозия — металл корродирует под воздействием различных газов при высоких температурах;
коррозия в жидкостях — неэлектролитах.
Их них более распространенной считают газовую коррозию. Она протекает во время прямого контакта твердого тела с активным газом воздуха. Чаще всего это кислород. В результате на поверхности тела образуется пленка продуктов химической реакции между веществом и газом. Дальше эта пленка мешает контакту корродирующего материала с газом. При высоких температурах газовая коррозия развивается интенсивно. Возникшая при этом пленка называется окалиной, которая со временем становится толще.
Важную роль в процессе коррозии играет состав газовой среды. Но для каждого металла он индивидуален и изменяется с переменой температур.
Электрохимическая коррозия
Электрохимическая коррозия — это разрушение металла, которое протекает при его взаимодействии с окружающей средой электролита.
Этот вид коррозии считают наиболее распространенным. Самым важным происхождением электрохимической коррозии является то, что металл неустойчив в окружающей среде с точки зрения термодинамики. Вот несколько ярких примеров этой реакции: ржавчина в трубопроводе, на обшивке днища морского судна и на различных металлоконструкциях в атмосфере.
В механизме электрохимической коррозии обычно выделяют два направления: гомогенное и гетерогенное. Разберем их подробнее в таблице ниже.
Гомогенный механизм электрохимической коррозии
Гетерогенный механизм электрохимической коррозии
Поверхность металла рассматривается как однородный слой.
У твердых металлов поверхность неоднородна из-за структуры сплава, в котором атомы по-разному расположены в кристаллической решетке.
Растворение металла происходит из-за термодинамической возможности для катодного или анодного процессов.
Неоднородность можно наблюдать при наличии в сплаве каких-либо включений.
Скорость, с которой протекает электрохимическая коррозия, зависит от времени протекания процесса.
В электрохимической коррозии протекает одновременно два процесса на аноде и на катоде, которые зависят друг от друга. Растворение основного металла происходит только на анодах. Анодный процесс заключается в том, что ионы металла отрываются и переходят в раствор:
В результате происходит реакция окисления металла. В данном случае анод заряжается отрицательно.
При катодном процессе избыточные электроны переходят в молекулы или атомы электролита, которые, в свою очередь, восстанавливаются. На катоде идет реакция восстановления. Он носит заряд положительного электрода.
Торможение одного процесса приводит к торможению и другого процесса. Окисление металла может происходить только в анодном процессе.
Как защитить металлы от коррозии
От коррозии можно и нужно защищаться. Чтобы уберечь металлы от этой реакции, их покрывают защитными материалами, обрабатывают электрохимическими методами, шлифованием и т. д. Рассмотрим все эти способы подробнее.
Способ № 1. Защитные покрытия.
Для защиты от коррозии металлические изделия покрывают другим металлом, т. е. производят никелирование, хромирование, цинкование, лужение и т. д. Еще один вариант защиты — покрыть поверхность металла специальными лаками, красками, эмалями.
Способ № 2. Легирование.
Легирование — это введение добавок, которые образуют защитный слой на поверхности металла. Например, при легировании железа хромом и никелем получают нержавеющую сталь.
Способ № 3. Протекторная защита.
Протекторная защита — это способ уберечь металл от коррозии, при котором металлическое изделие соединяют с более активным металлом. Этот второй металл в итоге и разрушается в первую очередь.
Способ № 4. Электрохимическая защита.
Чтобы защитить металлы от электрохимической коррозии, нейтрализуют ток, который возникает при ней. Это делают с помощью постоянного тока, который пропускают в обратном направлении.
Способ № 5. Изменение состава среды путем добавления ингибиторов.
Для защиты от коррозии используют специальные средства, которые ее замедляют — ингибиторы. Они изменяют состояние поверхности металла — образуют труднорастворимые соединения с катионами металла. Защитные слои, образованные ингибиторами, всегда тоньше наносимых покрытий.
Способ № 6. Замена корродирующего металла на другие материалы: керамику и пластмассу.
Способ № 7. Шлифование поверхностей изделия.
Проверьте себя
Что такое коррозия?
Где в повседневной жизни можно встретить ржавление железа и других металлов? Приведите примеры.
Гидроксид железа Fe(OH)3 называют:
Что является причиной возникновения коррозии?
Чем отличаются химический и электрохимический типы коррозии?
Что такое коррозионная среда?
Узнайте все о коррозии металлов и разберитесь в других темах за 9 класс на онлайн-курсах по химии в Skysmart! Наши преподаватели помогут выяснить, где скрываются пробелы в знаниях, и восполнить их. Никаких скучных задач и сухих лекций — только интерактивные упражнения, опыты и теория простым языком. Все это поможет разобраться даже в тех темах, которые не давались в школе. Ждем на бесплатном вводном уроке!
Читайте также: