Коррозия металла конспект урока
Обновлено: 07.07.2024
образовательная – учащиеся должны усвоить понятие коррозии как окислительно-восстановительного процесса, разобраться в сущности электрохимической коррозии и причинах, вызывающих ее ускорение; уяснить влияние на скорость коррозии образования микрогальванической пары в среде электролита;
развивающая – развить умение на основании знаний об условиях коррозии предполагать способы защиты металлов от коррозии в быту, т.е. применять свои знания на практике;
воспитательная – вырабатывать у школьников познавательную активность, интерес к предмету, умение работать в коллективе, в группах.
Методы – словесный (объяснение, беседа), наглядный, практический.
Организационный момент. ( видео ролик « С добрым утром»
Актуализация знаний ( слайд №3)
Тестирование (5 мин). 2 варианта по 10 вопросов
( слайд№4)Взаимопроверка по ключам (выставление оценок в лист учета)
5-6 вопросов – оценка «3»
7-8 вопросов – оценка «4»
9-10 вопросов – оценка «5»
Тесты по теме: «Железо».
вариант І
а) ванадия. в) марганца.
б) хрома. г) железа.
2. Железо в соединениях имеет:
а) постоянную валентность. в) переменную валентность.
б) валентность, равную нулю. г) отрицательную валентность
3. Окислительными и восстановительными свойствами обладает частица:
4. Молекулярная формула гематита:
5. Железо горит в кислороде, при этом образуется железная окалина. Ее молекулярная формула:
6. Продуктом коррозии железа является:
а) серая ржавчина в) белая ржавчина
б) бурая ржавчина г) зеленая ржавчина.
7. Качественной реакцией на является реакция с гексацианоферратом( І ) калия ( желтой кровяной солью ). Какое окрашивание дает при этом продукт реакции:
8. Чугун- сплав, в состав которого входят:
а) железо и сера в)железо и кислород б) железо и углерод г) железо и медь
9. Вещество, имеющее формулу Fe ( , называется:
а) гидроксид железа( ІІІ ) в) гидроксид железа б)оксид железа ( ІІІ ) г)
10. В виде какого минерала встречается железо в природе:
а) красный железняк в) желтый железняк б)серый железняк г) черный железняк
В каком виде железо менее всего подвергается коррозии:
а) чугун в) сталь б)чистое г) железо с содержанием меди
2. Какой цвет имеет осадок гидроксид железа( ІІІ ) :
3. Качественной реакцией на является реакция с гексацианоферратом( І ) калия ( желтой кровяной солью ). Какое окрашивание дает при этом продукт реакции:
4. Железо в соединениях имеет:
б) валентность, равную нулю. г) отрицательную валентность.
5. Для получения какого металла применяют доменный процесс:
6. Какая из этих формул относится к бурому железняку:
7. Изделие из железа с целью защиты его от коррозии покрывают: а) б) цинком как металлом, на поверхности которого имеется защитная пленка в) ртутью как самым активным металлом г)
8. Молекулярная формула гематита:
9. Какая формула соответствует дигидрофосфату железа
10. В состав стали «нержавейка» входят:
а) в) железо,титан и никель
б) железо, цинк и алюминий г)
включение в новую тему.
На предыдущих уроках мы с вами познакомились с темой : Железо и его соединения. Сегодня мы с вами продолжим изучать данную тему, и рассмотрим один из самых опасном и коварном процессе, который носит название КОРРОЗИЯ.
( слайд №5) Хвастается новенький металл:
«Как силен я, смел и как удал!
Неподвластен никакой угрозе я,
Кроме рыжей крысы с именем
История металла. Железо – элемент, всем хорошо известный. Железо используют как в чистом виде, так и в составе различных сплавов.
(слайд№7) О значении железа очень ярко сказал академик А.Е.Ферсман: «Я хочу поразить читателя и нарисовать картину того, что было бы с человеком, если бы он вдруг узнал, что все железо на поверхности земли исчезло и что его ниоткуда больше достать нельзя. Правда, он узнал бы это довольно решительным образом, ибо исчезли бы его кровать, распалась бы вся мебель, уничтожились все гвозди, обвалились потолки и уничтожилась крыша. На улицах стоял бы ужас разрушения: ни рельсов, ни вагонов, ни паровозов, ни автомобилей, ни экипажей, ни решеток не оказалось бы, даже камни мостовой превратились бы в глинистую труху, а растения начали бы чахнуть и гибнуть без живительного металла. Разрушение ураганом прошло бы по всей Земле, и гибель человека сделалась бы неминуемой».
Иногда создается впечатление, что природа, творя железо, снабдила его таким комплексом свойств, которые необходимы и вполне достаточны, чтобы сполна удовлетворить все разнообразные нужды человека. Ошиблась природа в одном: не обеспечила железо устойчивостью к внешней среде – оно легко корродирует и этим создает человеку очень много проблем научных, технических и, конечно, материальных. Человеку приходится применять сложные и чрезвычайно энергоемкие металлургические процессы, чтобы извлечь металлы из химических соединений, в виде которых они находятся в рудах. Значительную долю результатов этого труда у людей отнимает злейший враг металлов – коррозия. В процессе коррозии металлы снова превращаются в сложные вещества, подобные тем, которые содержались в рудах. О коррозии упоминается даже в Ветхом Завете: «не сотвори себе кумира на земле, ибо ржавчина и моль его разрушат»
I . Изучение новой темы.
Слово «коррозия» происходит от латинского «коррозио» - разъедание.
Коррозия – самопроизвольное разрушение металлов вследствие химического или электрохимического взаимодействия их с окружающей средой. «Поедают» металл все вещества, которые могут с ним реагировать: кислород и вода, кислоты и щелочи, растворы солей (морская вода).
Аппетит у «металлоедов» чудовищный – ежегодно они уносят до 30% производимого металла; 2/3 этого количества в виде металлолома возвращаются в промышленность, а 1/3 теряется безвозвратно. Но убытки этим не ограничиваются. ? Какие еще расходы возникают в результате коррозии?
Стоимость деталей и конструкций, вышедших из строя вследствие коррозии, выше стоимости самого металла. По причине коррозии случаются аварии. Коррозия увеличивает расходы на ремонт машин, на бензин. Значительные средства требует профилактика коррозии. Таким образом, коррозия порождает своеобразную цепную реакцию расходов, которые растут как снежный ком, причем косвенные расходы во много раз превышают прямые.
Коррозия это окислительно-восстановительный процесс, при котором атомы металлов переходят в ионы (идет процесс окисления)
Слайд №12 самостоятельная работа ( стр 172-173). Заполнить таблицу
Виды коррозии
В чем сущность каждого вида?
Различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую.
Химическая коррозия – это разрушение металла в результате взаимодействия их с сухими газами или жидкостями, не проводящими электрический ток.
Этот вид не приносит особого вреда.
Электрохимическая коррозия – это разрушение металлов при контакте двух металлов в воде или среде другого электролита.
В данном случае наряду с химическим процессом идет электрический – перенос электрона, т.е. возникает электрический ток.
Этот вид приносит большой вред.
Работа в группах
Сейчас каждая группа получит задания и, внимательно рассмотрев их даст ответы на поставленные вопросы.
1.Гвоздь в дистиллированной воде.
Гвоздь в растворе хлорида натрия.
Гвоздь в контакте с медью растворе соли.
Гвоздь в контакте с цинком в растворе соли.
Гвоздь в растворе соли и щелочи.
№ 1. Железный гвоздь + чистая вода.
Насколько сильно корродировал гвоздь в чистой воде?
Сделайте вывод о скорости коррозии в чистой воде.
№ 2. Железный гвоздь + раствор хлорида натрия NaCl .
Насколько сильно корродировал гвоздь в растворе хлориде натрия?
Что из себя представляет по внешнему виду ржавчина?
Сделайте вывод о скорости коррозии в растворе соли.
№ 3. Железный гвоздь + медная проволока + раствор NaCl .
Насколько сильно корродировал гвоздь в контакте с медной проволокой?
Почему из двух металлов в первую очередь корродирует железо?
Сделайте вывод о скорости коррозии железа при контакте его с медью.
№ 4. Железный гвоздь + цинковая пластинка + раствор NaCl
Какой из металлов (железо или цинк) подвергся коррозии?
Почему железо осталось не измененным?
Сделайте вывод о скорости коррозии железа при контакте его с цинком.
№ 5. Железный гвоздь + раствор NaCl + раствор NaOH .
Присутствие каких ионов, по вашему мнению, затормозило процесс коррозии?
Сделайте вывод о скорости коррозии железа в контакте с гидроксид-ионами.
( слайд № 14,15)
1. Железо слабо корродировало, в чистой воде коррозия идет медленнее, т.к. вода слабый электролит.
2. Железо корродирует сильнее, т. к. хлорид натрия более сильный электролит и это увеличивает скорость коррозии.
3. Скорость коррозии велика. Образовалось много ржавчины. Железо сильно корродирует в контакте с менее активным металлом – медью.
4. Наблюдаем коррозию не железа, а цинка, т.к. железо в контакте с более активным металлом даже в сильно коррозионной среде – растворе хлорида натрия – не корродирует, остается защищенным до тех пор, пока не прокорродирует весь цинк.
5. Коррозия практически отсутствует. Щелочь замедляет коррозию, ионы ОН - являются ингибиторами коррозии.
Теперь мы знаем сущность коррозии, а знать, значит победить. Таков девиз нашего урока.
А сейчас творческая работа.
Каждая группа должна придумать рекламу для выбранного способа защиты металлов от коррозии. Сейчас нужно рассказать об этом способе защиты и прорекламировать его.
Простейшее средство защиты – это лакокрасочное покрытие.
Изготовление сплавов, стойких к коррозии.
1. Простейшее средство защиты – лакокрасочное покрытие, оно защищает поверхность металла от непосредственного контакта с окружающей средой и другими металлами. Борта теплоходов и других кораблей обычно снаружи покрывают масляной краской. Краска или лак прочно пристают к поверхности , но такие покрытия недолговечны. Однако в домашних условиях предотвратить ржавление батарей центрального отопления, канализационных труб этот способ поможет . Отправляя машины с завода, их густо покрывают смазочным маслом. Оно тоже не пропускает ни воздух, ни воду. Но масло годится только на время, пока машина в пути. Однако есть еще один способ сделать сталь нержавеющей. Это использование металлических покрытий - это нанесение на поверхность металла слоя другого, более или менее активного, чем защищаемый металл. Металлические покрытия получают в результате хромирования, никелирования, меднения, золочения, лужения (покрытие оловом) и т.д.
2. Протекторная защита – это электрохимический способ защиты металлов. Он заключается в том, что защищаемый металл, например железо, соединяют с протектором – более активным металлом (цинк, алюминий, магний). Чтобы спасти стальные конструкции, «приносят в жертву» магниевые блоки, расположенные во влажном грунте на некотором расстоянии друг от друга. Примерно также защищают цинковыми пластинами стальные корпуса морских судов. При контакте двух металлов протектор, сделанный из более активного металла будет разрушаться, защищая конструкцию. Протекторную защиту используют для металлических конструкций, соприкасающихся с морской и речной водой. В быту - пример электрохимической защиты - это оцинкованное ведро. Цинковый слой может иметь дефекты, царапины, он может даже не покрывать полностью все ведро – защитное действие все равно будет обеспечено.
5. Очень важным способом защиты металлов от коррозии является создание антикоррозийных материалов – сплавов, замена металлов полимерными материалами. Если хром добавить в сталь, когда она варится, получается очень твердый сплав, из которого можно делать и танки, и броню для боевых кораблей, и стволы пушек. А если побольше хрома прибавить, тогда получится сталь для подводных лодок. Она не ржавеет и называется нержавеющей сталью. Если в сталь добавить никель, то такую сталь ржавчина никогда не съест. Нержавеющая сталь, содержащая хром или никель, вероятно, есть у многих дома. Из такой стали делают ложки, вилки, ножи. Они довольно легкие, по цвету немного темнее серебра..
Выводы по уроку
Слайд № 24,25 Дополнительный материал по теме.
О том, сколь коварна и прожорлива коррозия, знают все автомобилисты. Двигатель порой готов еще служить верой и правдой, а кузов машины уже насквозь разъеден ржавчиной. Вот почему проблемам борьбы с коррозией ведущие автомобильные фирмы придают огромное значение. В январе 1986 г в Брюсселе проходил международный автосалон, на котором демонстрировалось более 1300 автомобилей из трех десятков стран. Всеобщее внимание привлекли машины шведской фирмы «Вольво», которая сумела существенно повысить антикоррозионную стойкость своей продукции и дает покупателям гарантию на 8 лет. Чтобы ни у кого на этот счет не возникало сомнений, фирма придумала оригинальную рекламу: на одном из ее стендов был установлен гигантский аквариум с водой, в котором, пока функциониров ал салон, все время находился автомобильный остов, прошедший перед этим специальную антикоррозионную обработку. «Не знаем, как насчет 8 лет, но за дни работы салона, - шутила одна из бельгийских газет, - металлическая рыбка «Вольво» не проржавела».
IV . Задание на дом. Что нужно учитывать инженеру- конструктору при проектировании новых машин и аппаратов?
Коррозия металлов
план-конспект урока
Задачи:
Образовательные.
• Дать понятие о коррозии металлов.
• Рассмотреть виды классификации коррозии по различным признакам.
• Показать методы защиты от коррозии.
Воспитательные.
• Проиллюстрировать принцип познаваемости мира, возможность использования информационных технологий для описания и понимания химических процессов, происходящих в окружающей среде.
Развивающие.
• Развивать познавательный интерес, умение логически мыслить, прогнозировать, находить и объяснять причинно-следственные связи.
Тип урока: изучение нового материала.
Методы обучения: объяснительно - иллюстративный с элементами проблемного обучения, аналитический (задачи).
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, мультимедийная презентация, серная кислота, цинк, медная проволока, пробирка.
Форма проведения: урок-лекция
План:
1. Организационно-мотивационный этап.
2. Лекция с показом презентации «Коррозия металлов».
3.Ролевая игра «Пресс-конференция»
4. Решение производственных задач.
5. Рефлексия.
Ход мероприятия.
1. Вводное слово учителя.
Учитель. Здравствуйте. Садитесь. Сегодня наше занятие посвящено одной из проблем решаемой человечеством - коррозии металлов. Слайд №1
Прежде, чем перейти к лекции и просмотру презентации, предлагаю выполнить задание: на доске записаны вопросительные слова: что?, почему?, как? Составьте, пожалуйста, вопросы к теме «Коррозия металлов» используя данные вопросительные слова.
Фронтальный опрос учащихся с фиксированием лучших вопросов на доске.
Например:
- Что такое коррозия металлов?
- Почему возникает коррозия металлов?
- Как защитить металл от коррозии?
Учитель. Скажите, пожалуйста, какова будет цель нашего урока?
Ученики. Получить ответы на поставленные вопросы.
Учитель. Хорошо, сейчас вы прослушаете лекцию, фиксируя на листах бумаги краткие ответы на вопросы, которые находятся на доске по вариантам, а в конце лекции я проверю ваши работы.
2. Лекция. Показ презентации.
Слово коррозия происходит от латинского «corrosio», что означает разъедать, разрушать. Ученые дают следующее определение коррозии Слайд №2: «1. Коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металла под действием окружающей среды». Запишите его в тетрадь.
Далее рассмотрим коррозию с позиции человека, считая, что коррозия – это вредное явление. Слайд №3 . Ежегодно в мире по причине коррозии теряется 20 млн. тонн металла, в России – 5-6 млн.тонн. По сравнению с затратами на восстановление металла более существенными являются косвенные потери, которые могут привести к человеческим жизням: взрыв газо- и нефтепровода, прорыв водопровода, поломка деталей автомобиля, изнашивание металлоконструкций зданий, мостов, разрушение памятников и т.д.
Виды коррозии. Слайд №5. На следующих слайдах рассмотрим классификацию коррозии. На Слайде № 6. дана общая схема классификации коррозии, записывать ее не надо так как, дальше все указанные виды коррозии рассмотрим более подробно.
По виду коррозионной среды. Слайд № 7, Слайд №8
- Газовая (в газах при высоких температурах, при отсутствии влаги)
- Атмосферная (кислород, углекислый газ, сернистый газ, вода и др.)
- Жидкостная (морская, речная, водопроводная вода)
- Почвенная (вода, соли, имеющиеся в почве газы)
- Блуждающими токами (разрушаются металлоконструкции, находящиеся в зоне блуждающего тока, характерен в местах, где проложены рельсы для электропоездов).
По характеру разрушений. Слайд №9 , Слайд №10.
- Сплошная (распределяется по всей поверхности металла): равномерная, неравномерная.
- Местная коррозия Слайд №11 (разрушаются отдельные участки поверхности металла): язвенная, точечная, пятнами.
Вопрос: какая из представленных на слайде коррозий является наиболее опасной?
В процессе беседы приходят к выводу: наиболее опасной из всех видов коррозии является точечная. Она мало заметна, но проникает в глубь металла, что может вызвать поломку деталей при незначительном ударе «где тонко, там и рвется».
Причины возникновения местной коррозии- соль, рассыпанная на дорогах и морская соль. По процессам. Слайд№13 ,
Различают химическую и электрохимическую коррозии.
- Химическая коррозия Слайд № 14 .– самопроизвольное разрушение металлов в среде окислительного газа (кислорода, галогенов и т.д.) при повышенных температурах или в жидких не электролитах. Газовая: 2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3, 4Fe + 3О2 = 2Fe2 О3
В жидких не электролитах: в нефти, сере, органических веществах. Cu + S = CuS,
2Ag + S = Ag2S, 2Al + 6ССl4 = 3C2Cl6 + 3AlCl3
- Электрохимическая коррозия металлов Слайд № 15 – В местах соприкосновения двух металлов возникает разность потенциалов, происходит окислительно-восстановительная реакция. Такая коррозия называется электрохимической. Если два различных металла, находящихся в контакте между собой, опустить в водный раствор электролита, то металл более активный, расположенный в электрохимическом ряду напряжений левее, будет разрушаться, предохраняя тем самым менее активный металл от коррозии.
На этом процессе построена протекторная защита металла от разрушения.
Протекторная защита. Слайд №21. Защищаемое изделие соединяют с более реакционноспособным металлом, который корродирует в первую очередь. Основной металл при этом не разрушается.
На слайде показан процесс, проходящий при протекторной защите железа цинком.
На защиту металлов и сплавов от коррозии тратятся большие средства. Зная об условиях течения процессов коррозии, вы сможете сами предложить способы защиты от нее.
Давайте на какое-то время представим, что прошло несколько лет, и вы становитесь хорошим профессионалом своего дела. Вас приглашают на конференцию, где будут затронуты вопросы защиты автомобилей от разрушения в процессе коррозии.
На столах у вас небольшие тексты, ознакомьтесь с ними. Итак, начнем нашу мини конференцию.
Способы защиты металла от коррозии производителями автомобилей
- Применение ингибиторов - это вещества, способные замедлять протекание химических процессов или останавливать их. Сейчас известно более 5 тыс. ингибиторов. Наиболее распространенный нитрат натрия.
- Нанесение защитных неметаллических покрытий: краска, лак, грунтовка, эмаль, пластмассы, смазочные масла.
- Нанесение защитных металлических покрытий: никелирование, хромирование, оцинковка.
Протектор на автомобиле.
При полной протекторной защите автомобиля осуществляется хромирование бамперов и элементов оформления, а детали кузова выполняют из оцинкованного листа (при изготовлении кузова из стали с цинковым покрытием толщиной всего 0,09 мм срок его службы увеличивается на 4 года и более).
Достаточно эффективную местную протекторную защиту не очень сложно осуществить и самому путем нанесения слоя цинка на поверхности той или иной стальной детали способом электролитического осаждения. Так, этим способом удобнее всего защищать наиболее подверженные воздействию влаги детали подвески и ходовой части автомобиля.
Для защиты от коррозии существует три метода: пассивный, активный и преобразующий.
Для активного метода сгодится защитное средство, создающее на металлической поверхности соединение, устойчиво защищающее машину от атмосферной коррозии. Из наиболее известных средств защиты отлично зарекомендовал себя препарат «Мовиль», его разработкой занимались специалисты из Москвы и Вильнюса, отсюда и название. Мовиль прекрасно конкурирует со шведским средством Тектил-309, его активно использовали автомобилестроители с Авто ВАЗ а.
Способности Мовиля позволяют осуществить полную изоляцию и герметизацию обработанных поверхностей. Содержащийся в нём ингибитор способен вести активное сопротивление очагам ржавления. Поверхность металла можно обрабатывать, не снимая предыдущую битумную или мастичную изоляцию. Полностью закрывая собой обработанную поверхность, он ещё и просачивается сквозь трещины к металлу. Мовиль не только изолирует металл, но и останавливает начавшееся ржавление. Вытесняя влагу, он проявляет универсальные способности и позволяет использовать его в самых недоступных местах. Но Мовиль не совместим с синтетическими мастиками, он их разрыхляет, и отслаивает от металлической поверхности. Безжалостно он также относится к резиновым деталям. Это следует учесть при обработке.
Для защиты от коррозии существует преобразующий метод.
Защита по принципу преобразующего метода основывается на приостановлении распространения ржавчины и превращение уже ржавых участков в грунт, впоследствии легко окрашиваемый и доступный к обработке мастиками. Самыми распространенными средствами подобной защиты являются « Феран » и « Омега-1 ».
Используя Омега-1, проследите, чтобы остатки средства, не вступившие в реакцию, были полностью удалены.
Феран не только останавливает развитие коррозии, но и создает слой защиты.
Для защиты хромированных деталей перед зимой используйте лак « Антикор ». Перед нанесением протирают поверхность смоченной в скипидаре или спирте ветошью с зубным порошком или мелом. Также имеется в продаже средство « Хромофикс », он специально создан для защиты хромированных поверхностей.
Медленно, но уверенно атмосферная коррозия превращает ваш автомобиль в ржавое корыто. И если этому процессу не противостоять то кузов машины по прошествии нескольких десятков лет сгодится разве, что для сдачи в металлом. Для защиты от этой неприятности существует три метода: пассивный, активный и преобразующий.
Для пассивного метода защиты используются специальные мастики, они создаются на битумной (реже каучуковой или смоляной) основе, в состав их входят разнообразные масла, волокнистые вещества и графит. Для их нанесения предварительно очищают днище и накладывают его толстым слоем. Т.О. происходит не только защита от влаги и воздуха, но и от механических повреждений. Плюс появляется шумоизолирующий эффект. Обратите внимание на тщательность обработки поверхности. Попадание влаги под мастику может создать обратный эффект.
Привлекательность мастик заключается в сохранении эластичности даже в мороз. Но они подвержены эрозии, за обработанной поверхностью нужно постоянно следить и при необходимости производить обновления. Создавая определённый дискомфорт мастики доступнее и дешевле лакокрасочных покрытий.
По данным Шведского института коррозии, примерно 40% машин образца 1998–1999 гг. успели проржаветь. Из более свежих авто 2000–2001 гг. уже сгнило каждое пятое! Обозначены и «лидеры» – худшими из худших признаны Mazda 626 , «форды» моделей «Фокус» и «Мондео», а также, представьте себе, «Мерседес» Е-класса!
Хотя производители этих марок лихо увеличивают гарантию на отсутствие сквозной коррозии до 10–12 лет.
Коррозируют, в первую очередь, точечные сварные и вальцованные соединения – именно их труднее всего защитить от ржавчины. (Показаны на рис.)
Самыми ржавеющими оказались точечные сварные соединения – например, порога и заднего крыла: такие участки гниют куда интенсивнее, нежели обработанные вальцованные соединения.
Подчеркнем главную мысль – в гниении всех автомобилей виноват вовсе не плохой металл! С его качеством как раз все в порядке – а вот неудачный дизайн детали вместе с неграмотной конструкцией и непродуманной технологией как раз и приводит к тому, что защитное покрытие не защищает детали авто. В одном месте – слишком острые углы, в другом – забыли про вентиляцию, или выполнили точечную сварку, которая является лучшим другом ржавчины…
Тем, кто намерен обеспечить своим авто нормальную защиту, мы настоятельно рекомендуем дополнительную антикоррозионную обработку – что бы там ни обещали производители.
Правильный уход за автомобилем
Кузовной ремонт - это звучит не просто страшно, но еще и очень «дорого». Действительно, лучше свое авто от таких неприятностей уберечь. Но как это сделать? Правильный уход за автомобилем позволит продлить срок службы его основных узлов и кузова.
Если говорить именно о кузове автомобиля, то, пожалуй, самая большая проблема, которую приходится решать – это образование ржавчины. Причем страдают от этого и отечественные и европейские авто. В отношении проблем с ржавчиной на кузове все авто пожалуй равны, ведь «железная чума» не щадит никого. Так что же делать? Прежде всего, постоянно осматривать свой автомобиль на предмет повреждений лакокрасочного покрытия. И если вы обнаружили даже небольшие царапины, следует сделать все возможное для их устранения.
Для этого можно действовать различными способами. Если скол краски располагается на капоте, то вряд ли у влаги есть шанс задержаться в нем надолго. И все же, будет лучше хотя бы закрасить поврежденный участок, что вполне можно сделать самостоятельно своими руками.
А вот на скрытых поверхностях ремонт следует проводить более тщательно и иметь некоторые знания жестяночно-малярных работ. Прежде всего, необходимо обработать участок фрезой, затем зашпаклевать, загрунтовать и только после этого нанести краску. В некоторых «тяжелых» случаях поврежденный участок вырезается, а на его место устанавливается заплатка.
Что касается профилактики, то тут такие советы:
Обеспечьте в гараже отличную вентиляцию и применяйте антикоррозийную обработку Раст стоп .
При отсутствии гаража не ленитесь пользоваться чехлами (тентами). Материал тентов должен быть брезент или специальные плёнки. Используйте специальные подпорки, устанавливаются они так, чтобы обеспечить свободную циркуляцию воздуха. От обычных тряпичных чехлов откажитесь, толку от их использования никакого и даже возможен вред.
Для продления службы резиновых деталей рекомендуется использовать пасту « Суодис ». Её наносят очень тонким слоем на поверхность уплотнителя ватным тампоном, а потом в течение суток сушат. Частично сохраняющий эффект окажет протирание резиновых уплотнителей ветошью, смочив её предварительно в глицерине.
- Какие же меры в первую очередь предпринимают производители автомобилей, чтобы защитить его от процессов коррозии?
- Ставят ли протекторы на автомобиль?
- Какие профилактические меры необходимо принимать автовладельцу?
- Как правильно ухаживать за автомобилем владельцу, чтобы увеличить срок службы своего транспорта?
- Какие существуют 3 метода защиты?
- Какие современные средства надежно защитят наш автомобиль по активному методу, пассивному и преобразующему?
- Какие места в автомобиле оказываются самыми незащищенными от коррозии?
- Можете ли вы назвать марки автомобилей, которые являются самыми некачественными в коррозионной стойкости?
ИТАК вернемся к вопросам, поставленным в начале урока - Что такое коррозия металлов?- Почему возникает коррозия металлов?- Как защитить металл от коррозии?
План-конспект урока коррозия металла
Методическая разработка урока по теме «Коррозия металлов» учебной дисциплине «Материаловедение» разработана для обучающихся первого курса технического профиля. Методическая разработка предназначена для преподавателей спец.дисциплины.
Методическая разработка поможет преподавателю по материаловедению провести урок по теме «Коррозия металлов».
Урок рассчитан на один час. Цель урока: научить распознавать коррозию металлов, ее виды и условия, способствующие или препятствующие ей. На мотивационно-ориентированном этапе учащиеся учатся решать уравнения на выявление химической и электрохимической коррозии как окислительно-восстановительного процесса. Экспериментальный этап подразумевает под собой проектную работу, где учащиеся совершенствуют умения проводить исследовательские процедуры через наблюдение за химическими опытами, а так же формулировать выводы по ним. На рефлексивно-оценочном этапе учащиеся решают практико-ориентированные задачи.
При проведении данного урока рекомендуется использовать ИКТ.
Урок по теме «Коррозия металлов»
Цель урока: научить распознавать коррозию металлов, ее виды и условия, способствующие или препятствующие ей.
- решить уравнение на выявление химической и электрохимической коррозии как окислительно-восстановительного процесса;
- совершенствовать умение проводить исследовательские процедуры через наблюдение за химическими опытами;
- сформулировать выводы по опыту;
- решить практико-ориентированные задачи;
-способствовать развитию познавательного интереса к предмету.
Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, оборудование и реактивы для лабораторного эксперимента, таблицы: «Периодическая система Д.И. Менделеева», «Электрохимический ряд напряжений металлов», презентация к уроку.
Тип урока: изучение нового материала
1 Организационный момент
2 Объяснение нового материала (мотивационно-ориентированный этап)
а) понятие о коррозии
б) виды коррозии
в) условия, способствующие электрохимической коррозии
3 Экспериментальный этап
а) эксперимент № 1 «Роль кислорода в процессе коррозии железа»
б) эксперимент №2 «Влияние электролитов на процесс коррозии»
в) эксперимент № 3 «Влияние ингибиторов на процесс коррозии»
4 Способы защиты металлов от коррозии (защита презентации обучающего)
5 Закрепление (рефлексивно-оценочный этап)
Выходной тест «Коррозия металлов»
6 Домашнее задание
1. Организационный момент (отслеживаем настроение и что обучающиеся ожидают от урока)
2. Объяснение нового материала
Преподаватель :
В начале прошлого столетия по заказу одного американского миллионера была построена роскошная яхта «Зов моря». Днище ее было обшито сплавом меди и никеля, киль и другие детали были изготовлены из стали. Когда яхту спустили на воду, оказалось, что она не пригодна к использованию. И еще до выхода в открытое море была полностью выведена из строя.
31 января 1951 года обрушился железный мост в Квебеке (Канада), введенный в эксплуатацию в 1947 году.
В 1964 году рухнуло одно из самых высотных сооружений в мире – 400 метровая антенная мачта в Гренландии.
Разобраться что произошло, нам поможет стихотворение:
Обучающийся :
Мы видим мрачную картину,
Вот ржавый гвоздь и ржавая труба,
И даже новую машину
За год буквально съела ржа.
Ползет она как змей ужасный
И вглубь, и вширь, и поперек
Корабль, краскою блиставший,
С дырой в боку ко дну идет.
Ржавеет все-тросы, лебедка,
Опоры зданий и мостов,
И даже руль подводной лодки
Всегда к ржавлению готов.
И где же выход из проблемы,
И в чем причина бедствий тех?
Найдем ответ мы непременно
Пусть нам сопутствует успех.
Преподаватель:
О чем говорится в стихотворении? Ребята, какова тема нашего урока?
Обучающиеся : Коррозия металлов.
Преподаватель : Мы знаем тему урока. В вашей профессии необходимо знать о коррозии металлов? Что нужно знать? (мозговой штурм)Давайте сформулируем цель нашего урока, что нам необходимо сегодня изучить.
Обучающиеся : Что такое коррозия, ее причины, реакции, которые при этом происходят, как бороться с коррозией.
Преподаватель : Давайте сформулируем цель нашего урока, что нам необходимо сегодня изучить. Чтобы знать как бороться с врагом надо хорошо изучить его. Обратите внимание на эпиграф к уроку: «Знать - значит победить!» (А.Н. Несмеянов).
Слово коррозия происходит от латинского слова соrrodere, что означает разъедать. Хотя коррозию чаще всего связывают с металлами, но ей подвергаются также камни, пластмассы и другие полимерные материалы и дерево. Например, в настоящее время мы являемся свидетелями большого беспокойства людей в связи с тем, что от кислотных дождей катастрофически страдают памятники (здания и скульптуры), выполненные из известняка или мрамора.
Таким образом, мы с вами подошли к формулировке понятия «КОРРОЗИЯ».
Существует ряд определений данного процесса, которые вы видите на слайде. Выберите и запишите определение, которое является наиболее полным и конкретным.
Существует классификация коррозии металлов:
- по природе агрессивных сред: воздушная, газовая, морская, почвенная, биологическая.
- по механизму протекания разрушений: химическая и электрохимическая.
Рассмотрим подробнее химическую коррозию.
Демонстрация слайда .
Химическая коррозия – это разрушение металла при взаимодействии его с сухими газами или жидкостями, не проводящими электрический ток ( например , нефть) – запись в тетраде.
Коррозию металлов и сплавов вызывают такие компоненты окружающей среды как – вода, кислород, оксиды углерода и серы, содержащиеся в воздухе, водные растворы солей (морская вода, грунтовые воды).
Ей подвергается арматура печей, детали двигателей внутреннего сгорания и аппаратура химической промышленности. При этом происходят окислительно-восстановительная реакции, в ходе которой металл окисляется, а присутствующий в среде окислитель восстанавливается, электроны переходят от металла к окислителю без возникновения в цепи электрического тока.
Обучающийся: Демонстрация опыта: прокаливание медной проволоки на воздухе.
Вывод по опыту: наблюдаем изменение окраски – появление черного налета, значит произошла химическая реакция. Запись уравнения химической реакции методом электронного баланса:
Си+О2=2СиО (запись в тетради и на доске)
Си 0 – 2е->СиО |2| - восстановитель, процесс окисления
О2 + 4е->2О 2- |1| - окислитель, процесс восстановления
Преподаватель: Некоторые металлы на воздухе покрываются плотной оксидной пленкой, например алюминий, и металл не корродирует.
Мы рассмотрели с вами химическую коррозию , а теперь рассмотрим электрохимическую.
Чаще всего коррозии подвергаются изделия из железа. Особенно сильно корродирует металл во влажном воздухе и в воде. Упрощенно этот процесс можно выразить с помощью следующего уравнения:
4 Fe +3 O 2 +6 H 2 O à 4 Fe ( OH )3
Однако химически чистое железо почти не корродирует. Вместе стем, техническое железо, которое содержит различные примеси, например чугуны и стали, ржавеет. Следовательно, одной из причин возникновения коррозии является наличие примесей в металле, его неоднородность.
Обучающийся : Демонстрация опыта: контакт железа с медью в водном растворе.
Суть опыта: если 2 различных металла, находящихся в контакте, опустить в водный раствор электролита ( в реальных условиях это грунтовые воды, сконденсированная влага из атмосферы), то металл более активный (расположенный в электрохимическом ряду напряжений левее, будет разрушаться, предохраняя тем самым менее активный металл от коррозии.
Например: при контакте железа с медью в водном растворе железо как более активный металл будет постепенно окисляться, переходя в воду в виде ионов железа. При этом электроны, высвободившиеся из атомов железа, перейдут к меди и на ее поверхности соединяются с ионами водорода, выделившимися из компонентов водной среды.
Этот электрохимический процесс или электрохимическую коррозию можно представить так:
Fe 0 + 2 H + = Fe 2+ + H 2 0
Fe 0 – 2 e -> Fe 2+ (на железе) |окисление| восстановитель
2Н + +2е->Н2 0 (на меди) |восстановление|окислитель
Преподаватель: Существует ряд условий, способствующих электрохимической коррозии:(показ слайда)
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 ;
з) 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.
3. Переходим к экспериментальному этапу.
При использовании металлических материалов очень важен вопрос о скорости их коррозии, от чего она зависит? Эксперимент поможет нам в этом разобраться.Показ слайдов.
1. Эксперимент №1. Роль кислорода в процессе коррозии железа.
- пробирка 1 – ж. гвоздь + вода наполовину
- пробирка 2 – ж. гвоздь + полностью в воде
- пробирка 3 – ж. гвоздь + вода + масло
Обучающиеся:
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.
2. Эксперимент № 2. Влияние электролитов на процесс коррозии железа.
- пробирка 1 – ж. гвоздь + вода
- пробирка 2 – ж. гвоздь + раствор NaCl
- пробирка 3 – ж. гвоздь + медь + раствор NaCl
- пробирка 4 – ж. гвоздь + алюминий + + раствор NaCl
В пробирке 1 – мало ржавчины, в чистой воде коррозия идет медленно т.квода слабый электролит. В данном случае мы наблюдаем химическую коррозию. В пробирке 2 – ржавчины больше , следовательно хлорид ионы увеличивают скорость коррозии. В пробирке 3 – скорость коррозии очень велика, образовалось много ржавчины. Следовательно, хлорид натрия – это сильно-коррозионная среда для железа, особенно в случае контакта с менее активным металлом – медью. В пробирке 4 – тоже наблюдаем коррозию, но не железа, а алюминия, т.к железо в контакте с более активным металлом в сильно коррозионной среде - раствор NaCl , не корродирует до тех пор пока не прокорродирует весь алюминий. В пробирках 3 и 4 – электрохимическая коррозия.
3. Эксперимент № 3. Влияние ингибиторов на процесс коррозии.
- пробирка 1 – ж.гвоздь + раствор NаОН + раствор NaCl
- пробирка 2 – ж.гвоздь + раствор N a 3 PO 4 + раствор NaCl
- пробирка 3 – ж. гвоздь + раствор N a 2 С4 O 4 + раствор NaCl
Обучающиеся :
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 обучающиеся 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 натрия, фосфат и хромат ионов.
Преподаватель : Великий Гете сказал: «Просто знать – еще не все, знания нужно уметь использовать!»
4. И сейчас мы с вами познакомимся с способами защиты от коррозии.
Учащийся : защита презентации.
Способы защиты металлов от коррозии.
1. Применение защитных покрытий.
а) металлические изделия покрывают лаками, красками, эмалями, стеклокристаллические покрытия.
б) ) металлические изделия покрывают другие металлы, которые образуют на своей поверхности защитные пленки. Это – хром, никель, цинк, олово и другие.
2. Приготовление сплавов стойких к коррозии.
а) части машин , инструменты и предметы быта изготавливают из нержавеющей стали и других сплавов стойких к коррозии.
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-Си 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 (луженное железо). Особое требование – не допускать разрушение целостности покрытия.
в) нейтрализация тока, возникающего при коррозии, постоянным током, пропускаемым в противоположном направлении.
4. Изменение состава среды
а) добавление ингибиторов
Преподаватель : Теперь мы можем понять широко используемые на практике способы предупреждения и борьбы с коррозией. Однако они полностью не защищают металлы от разрушения, поэтому ученые заняты поиском новых, более перспективных способов защиты. Коррозия металлов осуществляется в соответствии с законом природы и поэтому ее нельзя полностью устранить, ее можно лишь замедлить.
5. Закрепление (рефлексно-оценочный этап)
Тест «Коррозия металлов»
Инструкция: Обвести кружком букву правильного ответа
Металл более подверженный коррозии
а) 1s 2 2 s 2 2 p 6
б) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 5 4s 2
в) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 10 4s 2
г) 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 1
Химическую коррозию вызывают
а) вода и кислород
б) оксиды углерода и серы
в) растворы солей
г) все перечисленные факторы
При контакте Ni и Fe в растворе кислоты
а) железо будет растворяться
б) железо будет восстанавливаться
в) никель будет растворяться
г) будет выделяться кислород
Способ защиты от коррозии, при котором в рабочую среду вводят вещества, уменьшающие агрессивность среды
б) использование нержавеющих сталей
в) протекторная защита
Способ защиты от коррозии, при котором железный лист покрывают слоем олова
Наиболее активно корродирует
а) химически чистое железо
б) железо, покрытое слоем олова
в) техническое железо
г) сплав железа с титаном
Легирующий элемент, сообщающий стали коррозионную стойкость
а) 1 s 2 2 s 2 2 p 6 3 s 2 3 p 1
Электрохимическую коррозию вызывают
а) контакт металла с кислородом
б) контакт металла с оксидом углерода и серы
в) наличие примесей в металле, контакт с другими металлами
г) контакт металла с водой
Способ защиты от коррозии, при котором создают контакт с более активным металлом
Способ защиты от коррозии, при котором используют сталь, содержащей специальные добавки
План-конспект урока химии по теме "Коррозия металлов"(9 класс)
Этой теме предшествовали темы: «Сплавы», «Получение металлов», «Общие химические свойства металлов».
Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний
Тип нового знания: введение понятия - коррозия химическая и электрохимическая.
Технология: урок комбинированный:
· первая часть разработана в системе традиционного обучения с опорой на технологию, личностно-ориентированного деятельностного метода, есть элементы проблемного обучения.
· вторая часть урока: исследовательская с элементами проблемного изучения и опорой на групповую форму работы.
Цель: Сформировать понятие о коррозии металлов, рассмотреть классификацию и причины коррозионных процессов, изучить способы защиты металлов от коррозии.
Образовательные
Ø Познакомить с сущностью химической и электрохимической коррозии металлов;
Ø Закрепить знания об окислительно-восстановительных реакциях;
Ø Научить использовать приобретённые знания для объяснения явлений окружающей среды;
Ø Научить грамотному использованию металлических изделий.
Развивающие
Ø Продолжить развивать умения проведения химического эксперимента с соблюдением правил техники безопасности;
Ø Развивать умение проектировать химический эксперимент ,предсказывать состав образующихся продуктов реакции;
Ø Развивать информационную компетентность учащихся, проявляющуюся в умении получать информацию из различных информационных источников, проводить анализ и синтез собранной информации;
Ø Продолжить формирование химической грамотности;
Ø Развивать некоторые практические умения защиты металлов от коррозии.
Воспитательные
Ø Продолжать прививать интерес к химии через межпредметные связи, связь науки с жизнью, опережающее задание группам учащихся;
Ø Развивать самостоятельность в работе учащихся и умение работать в группах: сотрудничать;
Ø Вырабатывать познавательную активность.
Здоровье сберегающие
Ø Создать благоприятный психологический климат на уроке;
Ø Соблюдать требования СанПИНа к гигиене учебного кабинета.
Оборудование и материалы:
ТСО : Компьютер, интерактивная доска Smart
Оборудование : спиртовка, тигельные щипцы, спички, лотки, пробирки, гвозди, медная проволока, медная и серебряная монеты;
Реактивы : С u , пробирки с заранее подготовленными (за 4 дня) образцами эксперимента по изучению условий коррозии -
пробирка №1 - раствор гидроксида натрия +ж.гвоздь
пробирка №2 - раствор хлорида натрия +ж.гвоздь.
пробирка №3 - раствор хлорида натрия +ж.гвоздь обвитый медной проволокой
пробирка №4 раствор хлорида натрия +ж.гвоздь +цинк
пробирка №5- медная пластина + раствор хлорида натрия;
Образцы металлических изделий и сплавов, с разными способами защиты металла от коррозии.
Раздаточный материал: опорные конспекты, дидактический материал на столах учащихся для самостоятельной и групповой работы.
Компьютерная презентация « Коррозия металлов»
Форма организации учебной деятельности : фронтальная, групповая, индивидуальная.
Название этапа
Приемы и методы
Этап организации урока
Этап проверки знаний учащихся
Проверка знаний учащихся методом тестирования учеников и взаимопроверка. Работа в парах.
Работа по индивидуальным карточкам
Постановка учебной задачи
Постановка проблемы. Информационный запрос (стадия вызова)
Этап изучения нового материала и демонстрации опытов
Рассказ учителя сопровождается демонстрацией слайдов презентации, созданной в Power Paint
Демонстрация опытов учащимися и их объяснение.
Выполнение записей в опорном конспекте.
Этап проверки понимания учащимися учебного материала, анализ лабораторного опыта. Закрепление новых понятий.
Работа с опорными конспектами и учебником, дидактическим материалом.
Запись на доске и в дневниках. Комментарий учителя.
Выделение главного на уроке. Выставление оценок.
1. Организационный момент
Приветствие, настрой на работу
2. Проверка знаний учащихся
v Тестирование основной части учеников (Учащиеся отвечают на вопросы теста, меняются листочками и проверяют ответы друг друга, листы проверки сдают учителю).Тест прилагается (Приложении № 1)
Ответы: Правильный ответ: 1 вариант 1-Б, 2-Б, 3-В, 4-В, 5-Б,
2 вариант 1-А, 2–Г, 3–А, 4-А,5-Г
( 1 вариант - ББВВБ 2 вариант - АГААГ) (Написано на доске)
Ключ оценивания: 5 «+» – «5»
v Индивидуальное задание по карточке.
Напишите уравнение получения железа из красного железняка и расставьте коэффициенты с помощью электронного баланса.
(Выполняет на развороте доски ).
3. Постановка учебной задачи
Учитель: Сегодня мы с Вами продолжаем говорить о металлах, их общих свойствах. Тема, которую мы будем рассматривать, волновала человечество издавна, как только оно начало применять металлические изделия.
На слайде представлены следующие изображения: , Эйфелева башня, ржавое изделие, яхта, монета, посуда. Учащимся предлагается рассмотреть их и ответить на вопрос: «О каком явлении пойдет речь на занятии?». (Слайд № 1)
Ученики: Вероятно о явлениях получения и разрушения металлов.
Учитель: Как часто вы встречаетесь с явлением разрушения металлов?
Ученики: Приводят примеры. (Учитель демонстрирует слайды, с фотографиями изделий, подвергшихся коррозии) (Слайд №2-3)
Учитель: А как называется это явление? (ржавление, коррозия)
Итак, мы сегодня изучаем процесс коррозии металлов. Зачитываю эпиграф урока и прошу дома поразмышлять над словами философа, что лучше «истираться» – ведя активный образ жизни, или «ржаветь» не работая? .( Слайд 4)
Прежде, чем перейти к объяснению и просмотру презентации, предлагаю выполнить задание: на доске записаны вопросительные слова: что?, почему?, как?, какая?, для чего? Составьте, пожалуйста, вопросы к теме «Коррозия металлов и способы защиты от неё» используя данные вопросительные слова.( Слайд 5)
Фронтальный опрос учащихся с фиксированием лучших вопросов на доске.
Например:
- Что такое коррозия металлов?
- Почему возникает коррозия металлов?
- Как возникает коррозия металлов? (Как защитить металл от коррозии?)
- Какая бывает коррозия?
- Для чего надо изучать коррозию? или др.
Учитель: Скажите, пожалуйста, какова будет цель нашего урока?
Ученики: Получить ответы на поставленные вопросы.
Мы должны выяснить:
Ä Что такое коррозия металлов?
Ä Какова роль коррозии в жизни человеческого общества и зачем ее изучать?
Ä Какие виды коррозии бывают?
Ä Как протекает этот процесс?
Ä Какие способы защиты от нее существуют? (слайд № 6)
4. Изучение нового материала
Учитель: Все явления в природе подчиняются строгим законам. Один из этих законов, в частности, гласит, что из двух состояний с большей вероятностью реализуется то, которое более устойчиво. Так многие соединения, в том числе, оксиды металлов, при нормальных термодинамических условиях устойчивее, чем металлы. Поэтому в земной коре большинство металлов содержатся не в чистом виде, а в форме химического соединения. Особенно часто встречаются соединения металлов с кислородом и серой.
Назовите важнейшие руды, используемые для получения железа.
Ученики: Красный железняк – Fe 2 O 3 , бурый железняк - 2 Fe 2 O 3* 3 H 2 O , магнитный железняк – Fe 3 O 4 .
Учитель: Легко ли получить железо из этих руд? Перечислите способы получения металлов.
Ученики: Конечно же, нет, железо получают пирометаллургическим способом. Пирометаллургический, гидрометаллургический, электрометаллургический.
Учитель: Какой процесс протекает при этом с металлами? (вызывает для объяснений ученика, выполнявшего индивидуальное задание у доски)
Ученики: Железо восстанавливается.
Учитель: Действительно приходится применять сложные и чрезвычайно энергоемкие металлургические процессы, чтобы извлечь металлы из химических соединений, и изготовить из них необходимые предметы.
Но большую долю результатов этого труда отнимает у людей злейший враг металлов - коррозия.
По данным Института физической химии РАН, каждая шестая домна в России работает впустую – весь выплавляемый металл превращается в ржавчину. «Ржа ест железо» - гласит русская народная поговорка.
Ржавчина, которая появляется на поверхности стальных и чугунных изделий, - это яркий пример коррозии. Вы, конечно же, слышали это слово.
Ржавлением называют только коррозию железа и его сплавов. Другие металлы корродируют, но не ржавеют. В повседневной жизни человек чаще всего сталкивается с коррозией железа. (Демонстрация слайдов материалов со следами коррозии)
Слово коррозия происходит от латинского слова corrodere, что означает разъедать. Так считали древние, а что мы подразумеваем под процессом коррозии?
Предполагаемый ответ учеников: Коррозия – это разрушение металлических изделий.
Коррозия причиняет огромный ущерб, и мы повседневно замечаем следы ее опустошительного действия. Только потери стали из-за коррозии во всем мире оцениваются в сотни миллиардов долларов в год. Помимо этого коррозия причиняет огромный не поддающийся учету ущерб, связанный с выходом из строя коррозирующих деталей, машин, оборудования и сооружений. А загрязнения окружающей среды, вызванные утечкой газа, нефти и других опасных веществ из трубопроводов из-за коррозии, что отрицательно воздействует на здоровье и жизнь людей.
В ноябре 2007 года в Керченском заливе во время сильного шторма затонуло 12 судов. Все они были насквозь проржавевшими. Один из них - танкер “Волгонефть-139” разломился пополам. В море вылилось 2000 т мазута. В результате погибло 35000 птиц, несколько десятков километров береговой линии оказались загрязненными. Предварительный ущерб равен 30 млрд. рублям. Самое страшное, что погибли люди. Причиной этого экологического бедствия явился не только шторм, но и человеческий фактор: такие суда нельзя допускать к эксплуатации! (Журнал “Огонек” №49, ноябрь, 2007)
Все осознают, что с коррозией надо бороться. А чтобы ее победить нужно, знать причины и механизмы ее протекания. Как вы думаете, почему металлы корродируют?
Ученики: Вероятно, металлы переходят в стабильное состояние, переходя в состав химических соединений, т.е. превращаются в ионы.
Учитель: Вы абсолютно правы, с химической точки зрения коррозией называют самопроизвольный процесс разрушения металлов и изделий из них под химическим воздействием окружающей среды, при этом металлы окисляются и переходят в устойчивые формы существования.
Учитель: А подвергается ли коррозии алюминий? И каково значение этого процесса?
Многие металлы, в том числе и довольно активные (например, алюминий) при коррозии покрываются плотной, хорошо скрепленной с металлами оксидной пленкой, которая не позволяет окислителям проникнуть в более глубокие слои и потому предохраняет металл от коррозии. При удалении этой пленки металл начинает взаимодействовать с влагой и кислородом воздуха. Значит, этот процесс коррозии полезен.
Учитель: Во влажном воздухе поверхность меди покрывается зеленоватым налетом (патиной) в результате образования основных солей меди.
Учитель: Возникает ли коррозия без причины? Что может вызвать появление этого процесса?
Ученики Окружающая среда.
Учитель: Приведите примеры очень агрессивной окружающей среды, которая на ваш взгляд вызывает сильную коррозию.
Ученики: Морская вода, кислота, щелочь, растворы солей.
Учитель: А воздух влияет на коррозию и почему?
Ученики: Конечно, да. Так как в воздухе 21 % -– кислорода.
Учитель: Таким образом, получается, что окисление металлов может происходить под действием разных сред, различных окислителей, в разной степени, поэтому ее подразделяют на разные группы (Слайд № 11)
Сплошная коррозия распределяется равномерно по всей поверхности металла или сплава (например, процесс ржавления сплавов железа на воздухе или их взаимодействие с сильными кислотами) (слайд № 11).
При местной коррозии ее очаги распределяются неравномерно — в виде коррозионных пятен или точек, что особенно опасно для промышленной химической аппаратуры.
Учитель: Для выяснения условий возникновения коррозии ваши одноклассники проводили опыты, попросим продемонстрировать и рассказать о результатах поставленных опытов.
Рассказ Цыплаковой Дарьи.
Чтобы выяснить условия разрушения металлов – коррозии мы провели ряд химических экспериментов.
Опыт № 1. (Демонстрирует) Я взяла медную проволоку и внесла ее в пламя спиртовки. Через некоторое время медь чернеет, покрывается оксидом меди ( II ), т.к. окисляется кислородом, содержащимся в воздухе.
Коррозия меди происходит по уравнению:
2 Cu + O 2 → 2 CuO (запись на доске)
Учитель: Продолжит рассказ Вероника Бервицкая. Она расскажет о наблюдениях, полученных при проведении опытов, поставленных заранее.
Бервицкая Вероника: Для выяснения условий возникновения коррозии мы провели еще один эксперимент, вспомнив, что коррозия протекает очень сильно в воде. Нас, интересовало, что является причиной коррозии: вода или кислород, растворенный в воде? Кислород содержится не только в воздухе, но и в воде, поскольку в ней растворим.
Мы провели следующий эксперимент : В две пробирки мы положили железные гвозди. В одну пробирку налили кипяченую воду. Прокипятив ее, мы практически удалили растворенный в ней кислород. Во вторую пробирку налили водопроводной воды. Каждую пробирку закрыли пробками, чтобы перекрыть доступ воздуха, т.е. кислорода. Результаты появились уже на следующий день. Быстрее корродирует гвоздь в некипяченой воде, хотя пробирка и закрыта пробкой, и кислород не поступает в пробирку. Очевидно, коррозия вызывается кислородом, растворенным в воде. (Демонстрируют результаты опытов) Слайд 12
Учитель: Вспомните, рассказ учеников об исследованиях и сделайте вывод об условии возникновения коррозии.
Ученики: Первое условие возникновения коррозии - это наличие окислителя в окружающей среде.
Учитель: Железо под воздействием O2 , H2О постепенно корродирует. Этот процесс является окислительно-восстановительным, где металл является восстановителем. Коррозия железа может быть описана упрощенным уравнением
4 Fe + 3 O 2 + 6 H 2 О = 4 Fe ( OH ) 3
Fe 0 -3е= Fe +3 восстановитель
O 0 2+4 е=2O -2 окислитель
(Учитель записывает уравнения реакций на доске, а 1 ученик диктует учителю запись электронного баланса уравнения).(Ученики записывают уравнение в своих конспектах).
Учитель: В этих опытах мы выяснили роль кислорода воздуха в коррозии железа.
Запишем вывод: Кислород является одним из агрессивных факторов коррозии. При этом происходит химическая коррозия.
Давайте дадим определение понятию “химическая коррозия”.
Обратитесь к записям, почему медь, железо корродируют?
Ученики: Окисляются кислородом. Вступают в химическую реакцию
Учитель: Какой процесс лежит в основе этого типа коррозии?
Ученики: Химическая реакция
Учитель: А теперь соедините все вместе, и получится понятие – химическая коррозия
Химическая коррозия - это разрушение металлов в результате их химического взаимодействия с веществами окружающей среды (Слайд №11 )
Если на металлы действуют только сухие газы или жидкости, не являющиеся электролитами, то мы имеем дело с химической коррозией.
Учитель: Чаще всего металлы и изделия из них находятся в среде электролита, здесь мы встречаемся со вторым видом коррозии металлов - электрохимической.
Что является причиной окисления металлов в случае электрохимической коррозии?
Это понятие похоже на предыдущее?
Значит, в этой коррозии есть, что-то от химической коррозии, что именно?
Что нового добавилось в этом сложном слове?
Учитель: С чем у вас ассоциируется слово «Электро»
Ученики: Электричество, электрон, электрический ток, электролит.
Учитель: Что мы называем электрическим током?
Ученики: Электричество или электрический ток – это направленное движение электронов.
Учитель: Почему же здесь возникает электрический ток? Нам нужно в этом разобраться. ( слайд 15 )
Рассмотрим в качестве примера коррозию железа в растворе соляной кислоты в контакте с медью.
(демонстрация слайда № 15 )
При этом возникает гальванический элемент. Более активный металл – железо окисляется и переходит в раствор в виде ионов Fe 2+
Fe 0 – 2 e → Fe 2+
Железо и медь контактируют друг с другом, и электроны, выделяющиеся при окислении железа, перемещаются на медь, где их и получает ион водорода. Т.е возникает движение электронов, а это и есть электрический ток.
Ионы же водорода двигаются к меди (катоду), где, принимая электроны, восстанавливаются:
Если электролит имеет нейтральную или щелочную среду, тогда на катоде протекает процесс восстановления кислорода, растворенного в электролите:
O 2 + 2 H 2 O +4 e →4 OH - в этом случае образовавшиеся ионы ОН - соединяются с перешедшими в раствор ионами железа
Fe 2+ + 2 OH - → Fe ( OH )2↓
Fe ( OH )2 в присутствии воды и кислорода превращается в Fe ( OH )3, который частично отщепляет воду и образующееся вещество отвечает по составу бурой ржавчине y Fe 2 O 3 * xH 2 O
Учитель: Дадим определение электрохимической коррозии.
Ученики: Электрохимическая коррозия – это разрушение металлов в результате их химического взаимодействия с веществами окружающей среды, которое сопровождается возникновением электрического тока. Или это такая коррозия, в результате которой наряду с химическими процессами протекают и электрические.
Учитель: ЭХК вызывают главным образом, загрязнения, примеси, содержащиеся в металле, неоднородность химического состава и структуры, а также неоднородность его поверхности. Согласно теории ЭХК при соприкосновении Ме с электролитом на его поверхности возникают множество микрогальванических элементов. При этом анодом является более активный металл, а катодом –загрязнения, примеси, менее активный металл.
Учитель: Для закрепления знаний об условиях возникновения коррозии проведем лабораторный опыт и проанализируем его результаты
На ваших столах в лотках стоят 5пробирок. В каждую наливали растворы электролитов: в 1- ю 10%- ый раствор NaOH, в остальные 15% - раствор NaCl. В пробирки опускали по железному гвоздю, в 3 –ю гвоздь в контакте с медной проволокой, в 4 –ю гвоздь в контакте с Zn, в 5-ю опустили кусок медной пластины.
Эти пробирки подготавливали одновременно. Прошло 4 дня. О том, как происходила коррозия, вы можете судить по характеру осадков.
Вы должны проследить за изменениями, произошедшими в пробирках, зафиксировать результаты наблюдения в таблице опорного конспекта. От каждой группы вывод по результатам анализа читает ученик закладывавший опыт, остальные записывают в конспект.
Лабораторный опыт
Определения влияния условий окружающей среды на скорость коррозии
Читайте также: