Коррозия металла для детей
Обновлено: 17.05.2024
Знать-значит победить!
А. Н. Несмеянов.
Цель урока исследования - создать условия для самостоятельной проблемно-поисковой деятельности учащихся. Данная деятельность направлена на решение проблемы которую следует сформулировать, выяснить пути ее решения, проверить возникшие гипотезы, провести эксперимент, собрать необходимые данные, интерпретировать их и в итоге сделать выводы и обобщения.
Тип урока: Изучение нового материала.
Вид урока: Проблемно-исследовательский.
Цель урока: сформировать у учащихся понятие о коррозии металлов.
Задачи обучения:
1. Знать определение коррозии, её виды, способы защиты от коррозии.
2. Уметь записывать химизм процесса коррозии, объяснять сущность химической и электрохимической коррозии.
3. Знать условия, способствующие или препятствующие коррозии.
Задачи развития:
1. Совершествовать умения работать с учебными материалами, выделять главное.
2. Наблюдать за веществами и происходящими с ними изменениями.
3. Проводить исследовательские процедуры
4. Формулировать выводы.
5. Развивать познавательный интерес к предмету и процессу познания.
- учебный текст -1
- учебный текст -2
- тестовые задания
- заранее поставленные опыты по коррозии.
- презентация.
Ход урока
Мотивационно-ориентировочный этап.
Учитель. Коррозия металлов наносит большой экономический вред. Приводит к уменьшению надежности работы оборудования, к простоям производства из-за замены вышедшего из строя оборудования, к потерям сырья и продукции. Коррозия так же приводит к загрязнению продукции, и к снижению ее качества.
Проблема защиты металлов от коррозии, знакомые человечеству с древних времён по сей день остается чрезвычайно актуальной. Ежегодные потери из-за коррозии составляет от 20 до 30 млн. тон металла. Прямой экономический ущерб от неё исчисляется сотнями миллиардов долларов в год. В связи с этим исследование механизма коррозии и разработка методов защиты от неё имеют большое значение.
Коррозии подвергаются различные металлы и сплавы, но наиболее часто приходится сталкиваться с коррозией самого распространенного металла - железа и его различных сплавов. Поэтому мы решили рассмотреть коррозию железа подробнее.
Учащиеся формируют и записывают тему, цель и гипотезу исследования.
Тема исследования : Коррозия железа.
Цель исследования. Исследовать, какие условия способствуют, а какие препятствуют коррозии железа.
Гипотеза. Если поместить железо в щелочную среду, то скорость коррозии уменьшится.
Учитель предлагает составить план проведения исследования. После краткого обсуждения план исследования применяется.
1. Изучить сущность коррозии, её виды и способы защиты от коррозии.
2. Иследовать зависимость скорости коррозии от присутствия кислорода.
3. Иследовать влияние электролитов на процесс коррозии.
4. Исследовать влияние ингибиторов на процесс коррозии.
Операционно-исполнительный этап.
Учитель выступает как организатор самостоятельной исследовательской деятельности учащихся, оператор ИКТ при просмотре презентации и координатор при осмыслении результатов исследования.
Учитель организует работу учащихся с учебным текстом 1.
Учебный текст 1.
"Понятие о коррозии. Химическая и электрохимическая коррозия"
1. Понятие о коррозии.
Коррозия - это разрушение металла под действием внешней среды.
Коррозия - это окислительно-восстановительный процесс, при котором атомы металлов переходят в ионы (идет процесс окисления)
- O2 и H +
- Fe-2e ->Fe +2
- Cu 0- 2e -> Cu +2
2, Виды коррозии.
Коррозия от латинского :. - разъедать.
По механизму протекания разрушений различают 2 типа коррозии: химическую и электрохимическую.
Химическая коррозия - это разрушение металлов в результате взаимодействия их с сухими газами или жидкостями, не проводящими электрический ток (в газах, нефти), при высоких температурах, когда невозможна конденсация водяного пара. Ей подвергаются арматура печей, детали двигателей внутреннего сгорания, лопатки газовых турбин, аппаратура химической отрасли промышленности.
При химической коррозии электроны переходят от металла к окислителю непосредственно.
Электрохимическая коррозия - это разрушение металлов при контакте двух металлов в воде или среде электролита. Электрохимическая коррозия распространена значительно шире, чем химическая. Ей подвергаются подводные части судов в морской и пресной воде, паровые котлы, металлические сооружения и конструкции под водой и в атмосфере, проложенные в грунте трубопроводы и др.
При электрохимической коррозии окислительно- восстановительная реакция разбивается на полу реакции окисления и восстановления и электроны переходят по металлу от восстановителя к окислителю, наряду с химическим процессом идет электрический -перенос электрона, то есть возникает электрический ток.
A (+) на железе на меди К (-) Fe 0- 2e=Fe 2+ 2H + +2e=2H 0 >H2 0
Коррозия железа, находящегося в контакте с медью и раствором слабой кислоты.
Этот вид коррозии приносит большой вред!
3. Условия, способствующие электрохимической коррозии:
а ) положение металлов в ряду напряжений, чем дальше расположены металлы друг от друга в ряду, тем быстрее происходит коррозия;
б) чистота металла (с примесями металлы быстрее подвергаются коррозии);
в) неровность поверхности металла, трещины;
г) блуждающие токи;
д) грунтовые воды;
е) среда электролита (наличие раствора сильного электролита, например, морская вода, усиливает коррозию );
ж) повышение температуры тоже способствует коррозии;
з) одним из важнейших факторов влияющих на электрохимическую коррозию, является действие микроорганизмов.
По данным зарубежных исследований, на счет микроорганизмов может быть отнесено до 75% всех потерь от коррозии, а в нефтедобывающей промышленности даже 80%. Процесс коррозии, идущий под действием бактерий и грибов, называют биокоррозией.
Учитель. При использование металлических материалов очень важен вопрос о скорости их коррозии, от чего зависит скорость коррозии? Эксперимент поможет нам в этом разобраться. Демонстрируем слайды презентации.
- пробирка 1-ж. гвоздь + вода наполовину
- пробирка 2-ж. гвоздь + полностью
- пробирка 3-ж. гвоздь + вода + масло
Учащиеся обсуждают результат эксперимента №1.
Больше ржавчины образуется в пробирке 1- железо соприкасается и с водой и с кислородом. В пробирке 2 ржавчины меньше т. к железо соприкасается только с водой. В пробирке 3 гвоздь почти не проржавел, кислород не смог пройти через слой масла, а без кислорода коррозия не развивается.
- стакан 1-ж. гвоздь +вода
- стакан 2-ж. гвоздь +раствор NaCl
- стакан 3-ж. гвоздь +медь+раствор NaCl
- стакан 4-ж. гвоздь +алюминий +раствор NaCl
Учащиеся обсуждают результаты эксперимента. В стакане 1- мало ржавчины, в чистой воде коррозия идет медленно т. к вода слабый электролит. В данном случае мы наблюдаем химическую коррозию. В стакане 2 ржавчины больше, следовательно хлорид ионы увеличивают скорость коррозии. В стакане 3-скорость коррозии очень велика, образовалась много ржавчины. Следовательно , хлорид натрий -это сильно -коррозионная среда для железа, особенно в случае контакта с менее активным металлом -медью. В стакане 4тоже наблюдаем коррозию, но не железа, а алюминия, т. к железо в контакте с более активным металлом в сильно коррозионной среде - NaCl не корродирует до тех пор пока не прокорродирует весь алюминий. В стаканах 3и4 -электрохимическая коррозия.
- пробирка1-ж. гвоздь +раствор NaOH+р-р NaCL
- пробирка 2-ж. гвоздь +раствор Na3Po4 + р-р NaCL
- пробирка 3-ж. гвоздь +раствор Na2C4O4+ р-р NaCL
Учащиеся обсуждают результаты эксперимента №3.
В пробирках 1-3 железный гвоздь опущен в раствор хлорида натрия, к которому добавили гидроксид натрия, фосфат натрия, хромат натрия. Коррозия железа в данном случае отсутствует. Следовательно, эти вещества замедляют коррозию, являются ингибиторами. По результатам экспериментов 1-3 учащиеся формулируют выводы :
1. Коррозия железа резко усиливается в присутствии кислорода.
2. Коррозия усиливается, если железо соприкасается с более активным металлом.
3. Скорость коррозии зависит от состава омывающей металл среды, хлорид ионы усиливают коррозию железа.
4. Коррозия железа ослабляется в присутствии гидроксид-фосфат, хромат -ионов.
Учитель. Великий Гёте сказал : "Просто знать - еще не всё, знания нужно уметь использовать !"
Учитель организует работу учащихся с учебным текстом 2.
Нейтрализация тока, возникающего при коррозии, постоянным током, пропускаемым в противоположном направлении. Так обычно защищают трубы нефтепровода, газопровода. Ни в коем случае нельзя перепутать полюсы тока, ошибки должны быть исключены.
Добавление ингибиторов. Использование замедлителей коррозии (органические и неорганические вещества )
Учебный текст №2
Способы защиты металлов от коррозии.
1. Применение защитных покрытий.
а) Металлические изделия покрывают лаками, красками, эмалями, стекло кристаллические покрытия.
б) металлические изделия покрывают другие металлами. В качестве металлов для покрытия применяют металлы, образующие на своей поверхности защитные пленки. К таким металлам относятся хром, никель цинк, олово и другие.
2. Приготовление сплавов стойких к коррозии части машин, инструменты и предметы быта изготовляют из нержавеющей стали и других сплавов, стойких к коррозии. В сплав вводят хром, никель, кремлей, кобальт, алюминий.
3. Электрохимические методы защиты.
а) применение заклепок изготовленных из более активных металлов.
б) Прикрепление пластинок из более активного металла для защиты основного металлического изделия. Например в паре Zn-Fe (оцинкованное железо)защищено железо, в паре Sn-Cu защищена медь и т. д.
К днищам кораблей прикрепляют протекторы -слитки более активного металла, чем обшивка днища корабля-это протекторная защита с помощью цинка (анодная защита) Катодная защита - защита менее активным металлом (лужёное железо)Особые требования - не допускать разрушении целостности покрытия.
4. Нейтрализация тока, возникающего при коррозии, постоянным током, пропускаемым в противоположным направлении. Так обычно защищают трубы нефтепровода, газопровода. Ни в коем случае нельзя перепутать полюсы тока, ошибки должны быть исключены.
5. Добавление ингибиторов. Использование замедлителей коррозии (органические, неорганические вещества)
Учитель. Теперь мы можем понять широко используемые на практике способы предупреждения и борьбы с коррозией. Однако они полностью не защищают металлы от разрушения, поэтому учёные заняты поиском новых, более перспективных способов защиты. Коррозия металлов осуществляется в соответствие с законами природы, и поэтому её нельзя полностью устранить, её можно лишь замедлить.
Рефлексивно-оценочный этап.
Проводим общие итоги исследований. Какие исследовательские процедуры (эксперимент, работа с текстом, отдельные высказывания учащихся, общее обсуждение результатов исследования, были наиболее эффективным для поиска решение проблемы. Закрепление изученного материала проводится тестированием.
Выходной тест "Коррозия металлов"
I вариант
1. Какой из металлов как простое вещество более подвержен коррозии
1) 1s 2 2s 2 2p 6 3s
2) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 1
3) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2
4) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
2. Химическую коррозию вызывают
1) вода и кислород
2) оксиды углероды и серы
3) растворы солей
4) все перечисленные факторы.
3. При контакте Ni и Fe в растворе кислоты
1) железо будет растворяться
2) железо будет восстанавливаться
3) никель будет растворяться
4) будет выделяться кислород
4. Способы защиты от коррозии, при котором в рабочую среду вводят вещества, уменьшающие агрессивность среды, называют
2) использованием нержавеющих тканей
3) протекторной защитной
5. Способ защиты от коррозии, при котором железный лист покрывают слоем олова
2) использование нержавеющих сталей
3) протекторный защитной
6. Наиболее активно корродирует
1) химически чистое железо
2) железо, покрытое слоем олова
3) техническое железо
4) сплав железа с титаном
7. Легирующий элемент, сообщающий стали коррозионную стойкость
8. Масса меди выделившейся на пластинке помещенной в растворе хлорида меди (II) если в реакцию вступил цинк массой 13г
I I-вариант
1. Электронная формула металла, который как простое вещество более подвержен коррозии
1) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
2) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 6 4s 2
2. Электрохимическую коррозию металла вызывает
1) контакт металла и кислорода
2) контакт металла с оксидами углерода и серы
3) напиши примесей в металле, контакт с другими металлами
4) контакт металла с водой
3. При контакте Sn и Fe в растворе кислоты
1) олово будет окисляться
3) олово будет растворяться
4) будет выделять водород
4. Способы защиты от коррозии, при котором создают контакт с более активным металлом называют
2) использованием нержавеющих сталей
3) протекторной защитой
5. Способы защиты от коррозии, при котором используют стали, содержащий специальные добавки, называют
2) железо в отсутствии влаги
3) техническое железо во влажном воздухе
4) техническое железо в растворе электролита
7. Легирующий элемент, сообщающий стали устойчивость к воздействию кислот.
8. Масса меди выделившейся на железной пластинке помещенной в раствор сульфата меди (II), если в реакцию вступило железо массой 11,2 г.
Учитель подводит итоги урока (оценка усвоения учащимися исследовательных процедур, их активность на уроке и др.)
Домашнее задание.
Задача. Смесь порошков алюминия и меди массой 20 г обработали раствором серной кислоты, в результате выделился водород объемом 6,72 г. Определить массовую долю меди в смеси.
Экспериментальная деятельность для детей старшего дошкольного возраста «Сравнение видов ржавчины»
Экспериментальная деятельность для детей старшего дошкольного возраста.
«Сравнение видов ржавчины»
Может ли вода сделать все предметы ржавыми?
Эксперимент – длительный (длится несколько недель).
• формировать способности детей видеть многообразие мира в системе взаимосвязей и взаимозависимостей;
• развитие собственного познавательного опыта в обобщенном виде с помощью наглядных средств (эталонов, символов, условных заместителей, моделей);
• поддержание у детей инициативы, сообразительности, пытливости, критичности, самостоятельности);
• воспитание у дошкольников гуманно-ценностного отношения к окружающей действительности.
• 5 пробирок (желательно с подставкой и пробкой)
• 3 железных гвоздя
• 1 кусок веревки
• 1 зубец от пластиковой вилки
Ход эксперимента.
Из чего сделаны окружающие нас вещи?
Предметы, вещи, окружающие нас, которые можно увидеть, потрогать или почувствовать (включая газы, не воспринимаемые органами наших чувств, - все они занимают определенное место, и имеет вес.
Все, что нас окружает, состоит из материи. Материя – это то, что формирует окружающий нас мир. Материя занимает определенное пространство и поэтому имеет объем и вес. Иногда используется слово «материал». Материалы представляют различные формы материи. Материалы отличаються друг от друга, поскольку материя, образующая их, имеет различные свойства.
Большим открытием в истории человечества стало изобретение металлургии, произошло это около 6000 лет назад.
Первым металлом, которые люди научились обрабатывать, была медь. Позднее в Месопотамии и Египте научились делать бронзу, которая была гораздо прочнее. Из бронзы делали оружие, инструменты и сельскохозяйственные орудия.
Спустя несколько лет на побережье Средиземного моря люди открыли и начали обрабатывать железо; изделия из железа были не только прочнее, но и гораздо легче в изготовлении, чем бронзовые.
Вот и у нас на столах лежат различные вещи. Давайте их назовем и скажем, из каких материалов они сделаны.
Железные гвозди – сделаны из железа,
Зубцы от пластмассовых вилок – сделаны из пластмассы,
Стеклянные пробирки – сделаны из стекла;
Кусочки ниток – сделанные из волокон хлопка, шерсти, шелка.
И сегодня мы с вами начнем длительный опыт - наблюдения, где мы выясним, как реагируют эти вещи на соприкосновение с водой.
Что надо делать:
• Потереть гвозди наждачной бумагой, чтобы обезжирить их и удалить ржавчину.
• Положить в 3 пробирки по железному гвоздю, в 4 вставить веревку, а в последнюю – зубец от пластиковой вилки
• В первую пробирку с гвоздем не надо наливать воду, в двух других уровень воды должен быть под ободок. Одну из пробирок с водой нужно закрыть, другую оставить открытой.
• Наполнить также пробирки с веревкой и пластиком под ободок водой.
• Оставить пробирки стоять от одной до трех недель и все это время проверять, не образовалось ли где-нибудь ржавчина.
Оба гвоздя, которые лежали в воде, заржавели. Гвоздь в открытой пробирке, заполненной водой, ржавеет сильнее. На веревке и пластике нет отложений ржавчины.
Наш воздух состоит на 78% из азота и на 21% из кислорода. Железо вступает в контакт с кислородом, создавая с помощью химической реакции новое вещество, которое известно как ржавчина. При контакте с водой или даже при повышенной влажности процесс ржавления ускоряется. И поскольку вода может поглощать больше кислорода из воздуха в открытой пробирке, гвоздь в ней ржавеет быстрее, чем в соответствующей запечатанной пробирке.
Веревка и пластик не содержат железа, и, следовательно, не ржавеет.
Соединение вещества с кислородом. Например, ржавчина (коррозия) появляется после соединения кислорода и железа, вода ускоряет этот процесс.
Тематический план экспериментальной деятельности для детей среднего возраста. Сентябрь «Веселые капельки» игра с водой Цель: Познакомить детей со свойствами воды Октябрь «Разноцветные капельки» игровая ситуация.
Экспериментальная деятельность детей старшего дошкольного возраста (из опыта работы) Экспериментальная деятельность детей старшего дошкольного возраста (из опыта работы). Видов развития интеллектуального творческого потенциала.
Исследовательская работа "Ржавчина" по окружающему миру 1-4 классы
(Исследовательская работа)
Николаенко Анна, 2 класс
Руководитель-консультант:
Ярошева Нина Кузьминична
учитель начальных классов,
классный руководитель 2
с.Малакеево 2018 г
1. Введение (обоснование темы)
2. Цель исследования
3. Поставленные задачи
4. Методы и средства исследования
5. Ход исследования:
· Теоретический этап
· Практический этап
· Сравнение результатов исследования
6. Список использованной литературы
Исследовательская работа «Ржавчина»
В нашей речи мы используем много сравнений. Мы их используем для более точной передачи своих мыслей. Я заинтересовалась - почему силу, твердость и стойкость характера обозначают словом «железный» или «железо». Неужели, это такой прочный материал и его ничто не берёт? Я решила об этом узнать.
Обратилась к своему учителю. Я узнала, что железо в чистом виде обычно в природе не встречается. Его добывают из железной руды. Желе́зные ру́ды - природные минеральные образования, содержащие железо и его соединения.
В нашей области есть залежи этой руды. На территории Белгородской области сосредоточено 80% запасов богатых железных руд Курской магнитной аномалии (КМА) и 40% всех разведанных запасов этих руд в России.
Лебединский ГОК дважды занесен в Книгу рекордов
как предприятие, разрабатывающее уникальное по запасам месторождение железной руды (20,2 миллиардов тонн).
И, как предприятие, имеющее крупнейший в мире карьер по добыче негорючих полезных ископаемых.
Площадь карьера составляет тысячу триста пятьдесят гектаров, глубина – порядка четырехсот пятидесяти метров.
Из железа делают очень прочные и огромные конструкции (мосты, теле и радиовышки, мощные машины, трактора, газопроводы и нефтепроводы и т. д.)
Оказалось, что у такого прочного материала есть враг - ржавчина. Предметы из железа, которые провели всю зиму на улице, к весне покрываются коричневым налётом.
Почтовые ящики, качели, лампы, машины, перила и вообще любые металлические предметы рискуют начать ржаветь. Что же нужно предпринять, чтобы этого не случилось.
Мне стало интересно, как образуется ржавчина, в каких условиях металлы ржавеют быстрее всего и смогу ли я дома получить её. Решила это выяснить путем опыта и наблюдений. Это и стало целью моей исследовательской работы.
Тема моей работы актуальна на сегодняшний день, так как металл подвержен ржавчине.
Всё это негативно влияет на окружающую среду. Железной руды в Белгородчине очень много, но всё же полезные ископаемые надо беречь, как хлеб берегут, иначе быстро опустеет «подземное царство» и правнукам нашим ничего не достанется. Поэтому также я захотела узнать, что нужно делать с металлическими предметами, чтобы они дольше служили людям.
Для достижения поставленной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Найти информацию, что такое ржавчина и причины ее появления.
2. Практическим путём получить в домашних условиях ржавчину на железных предметах в различных средах.
3. Проанализировать и сравнить результаты наблюдения данных и сделать выводы .
Методы исследования :
1. Поиск информации
4. Анализ полученных данных
Объект исследования – металлические и неметаллические предметы
Предмет исследования – ржавчина
Гипотеза: ржавчина образуется на металлических предметах под действием воды.
Этапы исследования: работа состоит из двух этапов: теоретического ( изучение литературы ), и практического (проведение исследований).
Теоретическая часть
Определение слову «ржавчина » я нашла в толковом словаре русского языка Сергея Ивановича Ожегова под редакцией доктора филологических наук профессора Л.И. Скворцова:
РЖА́ВЧИНА , -ы, ж.
1. Красно-бурый налёт на железе, образующийся вследствие окисления и ведущий к разрушению металла, а также след на чём-н. от такого налёта. В душе появилась какая-то р. (перен.: что-то разъедающее, мучащее).
2. Бурая плёнка на болотной воде.
3. Бурое пятно на растениях в местах, где развиваются споры паразитных грибков (спец.).
Из энциклопедии узнала, что ржавчина возникает при взаимодействии атмосферы с железом. Процесс её образования называется ржавлением или коррозией. Процесс ржавления железа начинается только при наличии в воздухе влаги. При попадании на поверхность изделия из железа капли воды, спустя некоторое время, можно заметить изменение её цвета. Капля становится мутной и постепенно окрашивается в бурый цвет. Это свидетельствует о появлении, в месте контакта воды с поверхностью, ржавчины.
Мы провели анкетирование 13 учащихся 2-ого класса нашей школы.
В анкете было 2 вопроса
1. Знаете ли вы, что такое «ржавчина»?
2. Видели ли вы «ржавчину»?
Результаты анкетирования
1. Подавляющее большинство не знают, что такое «ржавчина». Только 4 человека знают значение этого понятия.
2. 11 человек видели ржавые гвозди, а как она появилась, не знают.
Более половины учеников 2 класса слышали слово «ржавчина», но что оно обозначает, не знают.
Поэтому моя работа стала интересна не только мне, но и моим одноклассникам.
Практическая часть
В ходе практической работы я провела несколько опытов с предметами.
Опыт №1.
Сначала проверим все ли предметы покрываются ржавчиной при взаимодействии с водой.
Взяла предметы: кнопку, булавку, шуруп, скрепку, монету, крючок для штор, кусочек пластмассы. Поместила эти предметы в воду. Результаты наблюдения записала в таблицу.
МАтериалы для учителя: Удивительная коррозия металлов.
Что такое коррозия металлов Коррозией металлов называют самопроизвольное разрушение металлов и сплавов вследствие их взаимодействия с окружающей средой. В основе этого взаимодействия лежат химические и электрохимические реакции, а иногда и механическое воздействие внешней среды. Способность металлов сопротивляться воздействию среды называется коррозионной стойкостью или химическим сопротивлением материала.
Почему коррозия называется коррозией Слово коррозия происходит от латинского «corrodo» - «грызу». Некоторые источники ссылаются на позднелатинское «corrosio» - «разъедание». Не следует путать понятия «коррозия» и «ржавчина». Если коррозия - это процесс, то ржавчина один из его результатов. Это слово применимо только к железу, входящему в состав стали и чугуна. В дальнейшем под термином «коррозия» мы будем подразумевать коррозию металлов. Согласно международному стандарту ISO 8044 под коррозией понимают физико-химическое или химическое взаимодействие между металлом (сплавом) и средой, приводящее к ухудшению функциональных свойств металла (сплава), среды или включающей их технической системы. РЖАВЧИНА - это слой частично гидратированных оксидов железа, образующийся на поверхности железа и некоторых его сплавов в результате коррозии. Коррозионному разрушению подвержены также бетон, строительный камень, дерево, другие материалы; коррозия полимеров называется деструкцией.
Металл подвергающийся коррозии Металл, подвергающийся коррозии, называют корродирующим металлом, а среда, в которой протекает коррозионный процесс - коррозионной средой. В результате коррозии изменяются свойства металла и часто происходит ухудшение его функциональных характеристик.
Что происходит с металлом подвергшемуся коррозии Металл при коррозии может частично или полностью разрушаться. Химические соединения, образующиеся в результате взаимодействия металла и коррозионной среды, называют продуктами коррозии. Продукты коррозии могут оставаться на поверхности металла в виде оксидных пленок, окалины или ржавчины. В зависимости от степени адгезии их с поверхностью металла наблюдаются различные случаи. Например, ржавчина на поверхности железных сплавов образует рыхлый слой, процесс коррозии распространяется далеко в глубь металла и может привести к образованию сквозных язв и свищей. Напротив, при окислении алюминия на поверхности образуется плотная сплошная пленка оксидов, которая предохраняет металл от дальнейшего разрушения.
Какие бывают виды коррозии Коррозию подразделяют на: химическую; электрохимическую ; механохимическую. Химическая коррозия протекает при непосредственном взаимодействии металла и среды без возникновения электрического тока. Для электрохимической и механохимической коррозии характерно физико-химическое взаимодействие. Электрохимическая коррозия сопровождается возникновением электрического тока («тока коррозии»). При механохимической коррозии к химическим и электрохимическим процессам добавляются механические воздействия: трение, напряжение, циклические изгибающие воздействия, вибрация и т.д. Механохимическую коррозию еще называют «динамической коррозией» или «коррозионно-механическим изнашиванием».
Электрохимическая коррозия В основе коррозийных процессов лежат окислительно-восстановительные реакции металлов с окружающей средой, сопровождающиеся переходом металлов в более термодинамически устойчивое состояние. Рассмотрим коррозию железа как электрохимический процесс. Ржавление железа есть не что иное, как анодная реакция Катодная реакция – восстановление атмосферного кислорода: Водородные ионы поставляет вода. Если бы в воде не было растворенного кислорода, то коррозия была бы невозможна. Следовательно, железо корродирует в слое воды, насыщенном кислородом. Таким образом, начальную стадию коррозии железа можно передать реакцией 2Fe + O2 + 4H+ → 2FeO + 2H2O. На скорость коррозии существенное влияние оказывает концентрация ионов H+. Повышение pH приводит к замедлению коррозии, поскольку восстановление O2 из H2O замедляется. При pH = 9–10 коррозия железа практически прекращается. Известно, что в водной среде ионы Fe2+ в присутствии кислорода окисляются до Fe3+. Вторая стадия коррозии соответствует реакции образования гидратированного оксида железа (ржавчины) Fe2O3∙nH2O (рис. 7.4): 4Fe2+ + O2 + 4H2O + xH2O = 2Fe2O3∙xH2O + 8H+.
механохимическая коррозия При механохимической коррозии к. воздействия: трение, напряжение. вибрация и т.д. Механохимическую. процессам добавляются механические. циклические изгибающие воздействия. коррозию еще называют "динамической. коррозией" или "коррозионно-механическим изнашиванием"
Электрохимическая коррозия В результате электрохимической коррозии разрушается провод.
Процессы ,протекающие в процессе гальванической коррозии
Как формируется коррозия
Увеличение скорости коррозии стальной арматуры с ростом температуры воздуха
Схема воздействия окислителей на медь в процессе коррозии
Краткое описание документа:
Цель:
- сформировать представление учащихся о механизме коррозийных процессов, об их последствиях и способах защиты от коррозии;
- развивать умение работать с опорным конспектом, наблюдать, делать выводы;
- воспитывать эмоциональное отношение к изучаемому явлению.
Задачи:
- познакомить учащихся с сущностью химической и электрохимической коррозии, со способами защиты от коррозии металлов и сплавов;
- восстановить в памяти учащихся объяснение окислительно-восстановительных процессов;
- сформировать эмоциональное отношение учащихся к данному явлению.
Тип урока: объяснение нового материала.
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 3 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Урок химии по теме "Коррозия металлов"
На уроке используются фронтальные и индивидуальные формы работы с учащимися. Основными педагогическими технологиями данного проекта урока являются технологии проблемного и разноуровневого обучения, ИКТ, технологии здоровьесбережения.
Цель урока: познакомить учащихся с процессом разрушения металлов – коррозией и определить способы защиты от неё.
Задачи урока:
- повторить вопрос о нахождении металлов в природе, устройство и работу гальванического элемента;
- дать представление о коррозии и её механизме;
- познакомить с разными видами коррозии по характеру разрушения;
- дать понятие о способах защиты металлов от коррозии.
План урока
Этап урока
Краткое содержание
I. Организационный этап.
Приветствие учителя и учащихся
II. Актуализация знаний. Подготовка к изучению нового материала.
Повторение ранее изученного материала (беседа):
а) нахождение металлов в природе,
б) металлы – восстановители.
III. Изучение нового материала.
Изучение материала по плану:
1) Введение понятия «коррозия» (рассказ с элементами беседы).
3) Механизмы протекания химической и электрохимической коррозии металлов (рассказ с использованием схем, самостоятельная работа учащихся по составлению в тетради схемы-конспекта)
а. механизм и условия химической коррозии
б. механизм и условия электрохимической коррозии (объяснение по схеме, выполнение заданий учащимися, демонстрация результатов эксперимента).
IV. Основные выводы по уроку, закрепление изученного материала.
Выполнение заданий на первичное усвоение материала: ученики со средним уровнем подготовленности выполняют тест; сильные учащиеся работают по индивидуальным заданиям на объяснение механизма коррозии.
Дифференцированное домашнее задание.
I этап урока - Организационный.
II этап урока – Актуализация знаний учащихся. Подготовка к изучению нового материала.
- Учитель проводит фронтальную беседу с учащимися по следующим вопросам (примерные ответы учащихся приведены курсивом):
- Какие металлы встречаются в природе и в каком состоянии? (благородные металлы встречаются в свободном состоянии, остальные - в виде различных соединений).
Т.е. существует две формы металлов: Ме 0 - восстановленная, Ме n+ - окисленная.
- Какой процесс наблюдается при получении металлов из их соединений? (процесс восстановления металлов, что можно отразить в виде схемы: Ме n+ + n ē = Ме 0 ).
На проведение процесса восстановления металлов из их соединений затрачивается энергия.
- Какое состояние наиболее выгодно и более устойчиво для металлов? (в виде соединений, в виде положительно заряженных ионов).
III этап урока – Изучение нового материала.
- Учитель сообщает ученикам план работы на уроке и дает задание: составить схему – конспект по ходу объяснения нового материала. По ходу урока будут выступления отдельных ребят по подготовленным заранее заданиям. В конце урока вас ожидает самостоятельная работа по новому материалу.
- Учитель вводит понятие «коррозия», рассказывает о потерях, вызываемых эти процессом и пр. Использует слайды презентации (слайды 1, 2, 3 презентации).
(Примерный рассказ учителя).
При попадании металла в естественные (природные) условия происходит обратный процесс – окисление металлов, металлы возвращаются в устойчивое для них состояние в виде ионов. Процесс окисления (ржавления) наиболее часто приходится наблюдать для железа и его сплавов (чугуна и стали). Ежегодно во всём мире производится более 500 млн. т стали, но едва ли не ¼ ее «погибает». Ржавеют и выходят из строя механизмы, машины. Сколько труда тратится на их замену!
Результатом коррозии являются потери: прямые (потери массы металла) и косвенные (утрата важнейших свойств). Так, в ноябре 2007 года в журнале «Огонек» была помещена заметка о происшествии в Керченском заливе. В ней сообщалось о том, что во время сильного шторма затонуло 12 судов. Все они были насквозь проржавевшими. Один из них - танкер «Волгонефть-139» даже разломился пополам. В результате этого происшествия в море вылилось 2000 т мазута, и несколько десятков километров береговой линии оказались загрязненными. Погибли тысячи птиц, а самое страшное, что погибли люди. Предварительный ущерб составил 30 млрд. рублей. Этот случай не является единичным.
Следует подчеркнуть, что коррозия – это самопроизвольный процесс разрушения металлов в окружающей среде под действием ее условий. С точки зрения химии коррозия – это окислительно-восстановительный процесс, при котором происходит окисление металла: Ме 0 - n ē = Ме n+ . Внешне это проявляется, как вы уже поняли и знаете, в виде ржавчины, оксидных плёнок и др.
Но разрушению подвергаются металлы по-разному.
- по механизму (т.е. как протекает, в каких условиях)
- химическая –разрушение металлов при непосредственном контакте со средой (например, нагревание пластинки из меди и ее почернение на воздухе – газовая коррозия; коррозия в присутствии нефти, бензина и т.д., т.е. в среде неэлектролита);
- электрохимическая – разрушение металлов в растворах, где есть катодные и анодные процессы.
До 80% коррозия протекает в атмосфере, остальное - в почве, жидкостях; под напряжением.
- по видам разрушений выделяют общую или сплошную коррозию (равномерную и неравномерную) и местную (точечную, пятнами, язвами, межкристаллитную).
- Учитель дает пояснения о механизмах коррозии и объясняет их по схемам на слайдах (слайды 6, 7, 8, 9 презентации):
При химической коррозии идет окисление металла без возникновения цепи электрического тока. Это обычный процесс окисления металлов в среде неэлектролита (например, разрушение стали в газовой среде при высоких температурах /доменная печь/). Механизм напоминает работу гальванического элемента. Демонстрация видеофрагмента и объяснение по схеме (образование ржавчины (Рисунок 1)) (слайды 7, 8 презентации).
Электрохимическая коррозия происходит в результате действия множества микро- и макрогальванических элементов, возникающих приконтакте металлов, в присутствии примесей, в сплавах. Объяснения по схеме (коррозия железа при контакте с медью) (слайд 9 презентации).
- Фронтальная работа учащихся класса с заданиями. Ответы учащихся на вопросы заданий (окисление железа при контакте его с оловом (Рисунок 2), окисление цинка (Рисунок 3)) (слайды 10, 11 презентации).
- Учитель демонстрирует результаты предварительно поставленных опытов (приложение 1) и проводит фронтальную беседу с классом.
Коррозия будет возрастать, если поверхность металла имеет щели, зазубринки, пыль, примеси и др., при различных атмосферных условиях. Рассмотрите коррозию железа в … (приложение 1 к уроку). Где процесс протекает быстрее и чем вы это объясните?
Победить коррозию до конца никогда не удастся, так как металлы стремятся вернуться в свое «естественное состояние» (в виде ионов). Речь может идти только о снижении темпов коррозии. Из сказанного следует, что очень важной проблемой является нахождение эффективных способов защиты от коррозии.
Каким образом можно предотвратить коррозию металлов? Или хотя бы уменьшить её действие на металлы?
IV этап урока - Основные выводы по уроку, закрепление изученного материала.
- Учащиеся под руководством учителя формулируют выводы по уроку.
- Итак, сегодня мы познакомились с новым для вас процессом разрушения металлов. Что это за процесс?
- Что вы можете сказать о верности высказывания «прочен как сталь»? Всегда ли верно оно?
Читайте также: