Коррозия металлов 9 класс
Обновлено: 04.10.2024
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
презентация к уроку по химии (9 класс) на тему
Презентация содержит наглядную информацию для объяснения механизма коррозии, способов защиты от нее, в конце работы есть задания для закрепления.
| Вложение | Размер |
|---|---|
| korroziya.ppt | 2.3 МБ |
Подтяните оценки и знания с репетитором Учи.ру
За лето ребенок растерял знания и нахватал плохих оценок? Не беда! Опытные педагоги помогут вспомнить забытое и лучше понять школьную программу. Переходите на сайт и записывайтесь на бесплатный вводный урок с репетитором.
Вводный урок бесплатно, онлайн, 30 минут
Предварительный просмотр:
Подписи к слайдам:
Коррозия металлов 22.08.20 Душак Ольга Михайловна
Коррозия Корро́зия (от лат. corrosio — разъедание) — это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой 22.08.20 Душак Ольга Михайловна
Классификация 22.08.20 Душак Ольга Михайловна
«Ржа ест железо» - гласит русская народная поговорка. Ржавчина, которая появляется на поверхности стальных и чугунных изделий, - это яркий пример коррозии. Ржавлением называют только коррозию железа и его сплавов. Другие металлы коррозируют, но не ржавеют. 22.08.20 Душак Ольга Михайловна
По характеру разрушения металла различают коррозию сплошную и местную. Сплошная коррозия распределяется равномерно по всей поверхности металла или сплава (например,процесс ржавления сплавов железа на воздухе или их взаимодействие с сильными кислотами). При местной коррозии ее очаги распределяются неравномерно — в виде коррозионных пятен или точек, что особенно опасно для промышленной химической аппаратуры. 22.08.20 Душак Ольга Михайловна
Химическая коррозия металлов — это разрушение металлов в результате их химического взаимодействия с веществами окружающей среды. Наиболее распространенным видом химической коррозии является газовая коррозия,проистекающая в сухих газах при полном отсутствии влаги. Газообразное вещество окружающей среды реагирует с металлом на поверхности металлического изделия и образует с ним соединения. 22.08.20 Душак Ольга Михайловна
Электрохимическая коррозия — это разрушение металлов, которое сопровождается возникновением электрического тока. Это такая коррозия, в результате которой наряду с химическими процессами (отдача электронов атомами коррозируемого металла — процесс окисления)протекают электрические (перенос электронов от одного участка изделия к другому). 22.08.20 Душак Ольга Михайловна
22.08.20 Душак Ольга Михайловна
Способы защиты от коррозии 1. легирование металлов 2. нанесение на поверхность металлов защитных пленок 3. введение ингибиторов (замедлителей коррозии) 4. протекторный метод защиты от коррозии 22.08.20 Душак Ольга Михайловна
1. легирование металлов 1. легирование металлов , т.е. получение сплавов. Например, в настоящее время создано большое число нержавеющих сталей путем присадок к железу никеля, хрома, кобальта и др. Такие стали, действительно, не покрываются ржавчиной 22.08.20 Душак Ольга Михайловна
2. нанесение на поверхность металлов защитных пленок : 2. нанесение на поверхность металлов защитных пленок : лака, краски, эмали, других металлов. Листовое железо, покрытое цинком, называют оцинкованным железом, а покрытое оловом – белой жестью. Первое в больших количествах идет на кровли домов, а из второго изготавливают консервные банки. И то и другое получают главным образом протягиванием листа железа через расплав соответствующего металла. Покрытия из цинка и олова (так же, как и других металлов) защищают железо от коррозии при сохранении сплошности. При нарушении покрывающего слоя (трещины, царапины) коррозия изделия протекает даже более интенсивно, чем без покрытия. Это объясняется «работой» гальванического элемента железо – цинк и железо – олово. 22.08.20 Душак Ольга Михайловна
3. введение ингибиторов (замедлителей коррозии) 3. введение ингибиторов (замедлителей коррозии) Проведение эксперимента. В пробирку на 1/5 объема налили разбавленную серную кислоту, затем поместили в нее железные стружки. Довели до кипения. Наблюдали выделение пузырьков газа водорода. Затем в эту же пробирку добавили ингибитор уротропин (1 измельченную таблетку). Уротропин можно заменить тиомочевиной или сухим горючим. Реакция с кислотой прекратилась. 22.08.20 Душак Ольга Михайловна
4. протекторный метод защиты от коррозии 22.08.20 Душак Ольга Михайловна
4. протекторный метод защиты от коррозии Если это не учитывать! Один из американских миллионеров, не жалея денег,решил построить самую шикарную яхту. Ее днище было обшито дорогим металлом (сплав 70% никеля и 30%меди), а киль, форштевень и раму руля изготовили из стали. В морской воде в подводной части яхты образовался гальванический элемент с катодом из металла, а анодом из стали. Он настолько энергично работал, что яхта еще до завершения отделочных работ вышла из строя, ни разу не побывав в море. 22.08.20 Душак Ольга Михайловна
Закрепление Требуется скрепить железные детали. Какими заклепками следует пользоваться медными или цинковыми, чтобы замедлить коррозию железа? Ответ обоснуйте. Как называются вещества, замедляющие коррозию? Введение каких элементов в сталь повышает ее коррозионную стойкость? К стальному днищу машины была предложена протекторная защита. Какой металл для этого лучше применить: Zn, Cu или Ni? Почему многие детали быстрее корродируют вблизи предприятий? Лист железа, покрытый цинком, и лист железа, покрытый оловом, процарапали до железа. Будет ли подвергаться коррозии железо в обоих случаях? 22.08.20 Душак Ольга Михайловна
По теме: методические разработки, презентации и конспекты
Урок по химии в 9 классе. Общие понятия о коррозии металлов, способы защиты.
Трехглавый дракон проник в царство Металлов. Он захватил символ Парижа - Эйфелеву башню и только постоянная химиотерапия помогает сопротивляться разрушительному действию сил Дракона. По.
Презентация химия 9 класс: "Коррозия металлов"
Презентация химия 9 класс: Коррозия металлов".
Урок в 9 классе по теме " Коррозия металлов и способы защиты металлических изделий"
Данный урок проводился в 9 классе по программе Габриеляна О.С. Урок рассчитан на 2 часа. Много заданий для организации групповой групповой формы работы. Первая часть урока разработана в системе .
Методическая разработка урока по химии "Коррозия металлов".
На этом уроке-путешествии ребята выяснят, что такое коррозия, а также познакомятся с сущностью химической и электрохимической коррозии, со способами защиты металлов от коррозии.
Методическая разработка урока по химии "Коррозия металлов"
Методическая разработка урока по химии "Коррозия металлов".
урок для 10 класса по теме "Коррозия металлов. Способы защиты от коррозии"
Это урок изучения нового материала. Целью является формирование понятия коррозии как окислительно-восстановительного процесса, изучение причин ее возникновения; расскрытие вреда коррозии, способов защ.
6. Коррозия металлов
Почти все металлы и сплавы постепенно разрушаются под воздействием факторов окружающей среды. При взаимодействии металлов с веществами воздуха и атмосферными осадками на их поверхности образуется плёнка, состоящая из оксидов, сульфидов, карбонатов и других соединений.
Свойства образовавшихся на поверхности металла веществ отличаются от свойств самого металла. Так, на железе образуется ржавчина — рыхлая коричнево-красная масса. Коррозию железа обычно называют ржавлением.
Коррозия — это процесс самопроизвольного разрушения металлов и их сплавов под влиянием внешней среды (от лат. corrosio — «разъедание»).
Предметы из меди и её сплавов (предметы искусства, памятники, крыши зданий) со временем подвергаются коррозии. Патина — налёт зелёного цвета — состоит в основном из гидроксокарбоната меди(\(II\))
 |  |  |
Из-за коррозии поверхность металлических изделий покрывается налётом из продуктов окисления и теряет блеск. Изменяется электропроводность металла, уменьшается его пластичность и прочность.
- приходится постоянно восполнять потери из-за ржавления нефтепроводов, газопроводов, водопроводов, сельскохозяйственной техники, автомобилей, кораблей, мостов, станков;
- металлические конструкции теряют прочность;
- простаивает производство из-за необходимости замены разрушенного коррозией оборудования;
- при разрушении нефте- и газопроводов теряется часть сырья;
- при утечке нефтепродуктов и других веществ загрязняется окружающая среда;
- загрязняется продукция, а следовательно, ухудшается её качество.
- Металлическое изделие покрывают другими металлами (никелирование, хромирование, цинкование, лужение — покрытие оловом).
- Металлические изделия покрывают лаками, красками, эмалями, маслами, полимерами.
 |  |  |
| Рис. \(6\). Нанесение защитного покрытия на поверхность металла | Рис. \(7\). Эмалированная стальная кастрюля | Рис. \(8\). Металлочерепица из жести, покрытой полимером |
Детали машин, аппаратов, инструменты и предметы быта изготовляют из нержавеющей стали, содержащей специальные легирующие (замедляющие коррозию) добавки: хром, никель и другие металлы.
К металлу прикрепляют кусок более активного металла. Под действием среды происходит его разрушение, а защищаемый металл сохраняется. Так защищают от коррозии трубопроводы, корпуса кораблей. В качестве протектора применяют такие металлы, как цинк, магний.
Для предотвращения потерь из-за коррозии особым образом обрабатывают электролит или среду, в которой находится металл. Используют также ингибиторы — вещества, которые замедляют процесс коррозии.
Например, при подготовке воды, поступающей в котельные установки, проводят удаление растворённого в воде кислорода (деаэрацию).
Коррозия металла
Процесс самопроизвольного разрушения металлов и их сплавов называется коррозией металлов. Коррозия возникает при контакте с веществами окружающей среды. Латинское слово corrosio означает «разъедать».
Условия
Коррозия – результат взаимодействия металла с веществами-окислителями, к которым относятся кислород, водород, кислоты, щёлочи. Основной характеристикой коррозии является окислительно-восстановительная реакция. Металл при коррозии окисляется, восстанавливая окислительный компонент среды.
Рис. 1. Коррозия.
Условиями для образования коррозии являются:
- наличие металла – простого или сложного вещества (сплава);
- наличие коррозионной среды – активных веществ, находящихся вокруг металла и воздействующих на его поверхность;
- продолжительный период времени.
Ржавчина – оксид или гидроксид железа (III) – образуется на железосодержащих изделиях и имеет рыжий цвет. Предметы из меди при коррозии приобретают зеленоватый оттенок. Это многослойная патина, верхний слой которой состоит из карбоната меди (II).
Рис. 2. Патина.
Коррозия классифицируется по нескольким признакам. Классификация приведена в таблице.
Признак
Вид
Описание
Захватывает всю металлическую поверхность
Охватывает часть поверхности
Глубоко поражает отдельные участки
Протекает под действием химических веществ в отсутствии электролитов. Может происходить на воздухе (газовая коррозия) и в водной среде (жидкостная коррозия). Под действием коррозионной среды металл окисляется, на поверхности образуются сульфидные, оксидные и другие плёнки, а коррозионные вещества восстанавливаются. Выделяют кислородную химическую коррозию и водородную деполяризацию
Протекает в присутствии электролита – проводящего ток вещества в растворах или в расплавах. Может происходить в грунте, море, атмосфере. Состоит из анодного и катодного процессов, взаимосвязанных между собой и протекающих одновременно. При анодном процессе металл окисляется, при катодном происходит восстановление окислителя, находящегося в растворе (расплаве)
Тип агрессивной среды
Происходит во влажной атмосфере
Протекает в отсутствии влаги
Происходит в кислых и щелочных почвах
Протекает в жидкой среде
Воздействие радиоактивных веществ
Соприкосновение двух металлов во влажной среде
Влияние живых организмов. Продукты жизнедеятельности бактерий окисляют и разрушают металл
Если в металле находятся примеси (соли, неметаллы, модификации углерода), то наблюдается ускоренная коррозия. Проверить это можно дома, опустив в соляной раствор (NaCl + H2O) металлическую деталь. Уже через сутки появится ржавчина.
Защита
При постоянном взаимодействии с химическими элементами окружающей среды металл со временем истончается, становится хрупким, шершавым. Такой металл нельзя использовать в производстве. Поэтому были разработаны способы защиты металла от коррозии.
Сохранить металлические свойства и продлить срок службы металлическим изделиям можно с помощью:
- металлического покрытия – нанесения тонким слоем других металлов;
- неметаллического покрытия – изоляции металла от окружающей среды органическими или неорганическими веществами – лаками, эмалью, пластмассой, резиной, красками;
- электрохимической защиты – наложения постоянного электрического поля;
- ингибиторной защитой – нанесения ингибиторов для защиты металла в кислой среде.
Металлическое покрытие бывает двух видов:
Морские суда защищают пластинами, сделанными из более активных металлов (алюминия, магния, цинка), чем корпус корабля.
Металл также защищают «изнутри», добавляя в состав коррозиестойкие химические элементы. Например, нержавеющая сталь содержит хром, углерод, кремний, серу, фосфор, марганец.
Что мы узнали?
Из урока химии 9 класса узнали о коррозии, её видах и способах защиты. Коррозия – саморазрушение металла под воздействием факторов окружающей среды, к которым относится воздействие кислорода, водорода, кислот, щелочей. Под действием внешних элементов поверхность металла окисляется, становится тонкой и хрупкой. Тема коррозии важна для производства сплавов и металлических изделий. Чтобы продлить срок службы, в металл добавляют устойчивые к коррозии элементы или покрывают поверхность другими металлами, органическими или неорганическими веществами, ингибиторами.
Конспект урока и презентация по химии на тему "Коррозия" (9 класс)
Обеспечить в ходе урока усвоение учащимися знаний о коррозии металлов и способах борьбы с ней.
Коррозия металлов, химическая и электрохимическая коррозия, способы борьбы с коррозией
Окисление и восстановление, окислитель и восстановитель, окислительно-восстановительные реакции, электрохимический ряд напряжений металлов, сплавы
Умение составлять окислительно-восстановительные реакции, умение характеризовать физические свойства металлов, химические свойства металлов как восстановителей, а также в свете их положения в электрохимическом ряду напряжений металлов давать определение понятию «сплавы»
знать определения понятий: коррозия металлов, химическая и электрохимическая коррозия, способы борьбы с коррозией; уметь составлять окислительно-восстановительные реакции, характеризовать физические свойства металлов, химические свойства металлов как восстановителей
развивать познавательный интерес к урокам химии, используя компьютерные технологии ; учиться делать выводы, обобщать, высказывать свои мысли; стимулировать ребят к поиску различных способов решения задач; осуществлять самооценку и взаимооценку
учиться работать в команде; развивать интерес к предмету; учиться быть толерантным, оказывать взаимопомощь; воспитывать уверенность в своих силах, трудолюбие, активность, внимание
Демонстрационный опыт «Ржавление железа»
Реактивы и оборудование
Железные гвозди, раствор серной кислоты, медная проволока, цинковая пластина, красная кровяная соль, вода, химические стаканы, мультимедийный комплекс
Электронная презентация, электрохимический ряд напряжений металлов, смайлики
1) Балезин С.А., Ратинов В.Б. Опыты по коррозии и защите металлов. //Химия в школе. – 1955. – № 3. – С. 33-42.
2) Войтович В.А., Мокеева Л.Н. Биологическая коррозия. – М.: Знание, 1980. – 64 с.
3) И.Нугуманов, Р.Жумадилова, Ж.Кембебаева. Химия. 9 класс: Учеб. для общеобразоват. учеб. заведений. - Алматы, «Мектеп», 2013.
4) Озеряная И.Н., Темников Ю.И. Коррозия – враг и руг. – Свердловск.: Средне-Уральское кн. издательство, 1980. – 96 с.
6) Химический энциклопедический словарь. /Гл. ред. И.Л. Кнунянц. М.: Советская энциклопедия, 1983. – 786 с.
1. Организационный момент
Добрый день! Садитесь, пожалуйста! Все ли готовы к уроку? Давайте приступим к работе.
2. Актуализация опорных знаний
Ребята, прежде чем приступить к изучению новой темы, вспомните, пожалуйста, что такое …
Что такое окисление? (процесс отдачи электронов, сопровождающийся повышением степени окисления элемента)
Что такое восстановление? (процесс принятия электронов, сопровождающийся понижением степени окисления элемента)
Что такое окислительно-восстановительные реакции? (химические реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов химических элементов, входящих в состав реагирующих веществ)
Какими свойствами обладают металлы? (металлы-восстановители)
Что такое сплавы? (это материалы с характерными свойствами, состоящие из двух или более компонентов, из которых, по крайней мере, один - металл).
Организует беседу с учащимися (см. содержание)
Отвечают на вопросы учителя (см. содержание)
Приступим к изучению новой темы.
Вы вернулись из отпуска. Как хорошо после длительного путешествия принять душ! Открыли кран с водой. Рыжеватая вола лениво потекла из душа, потом она чуть посветлела, но струйка стала слабее. Вы бежите к соседям. У них почти такая же картина: вода еле-еле идёт. Вы хватаетесь за телефон и звоните на станцию. А вам отвечают, что давление воды в системе выше нормального. И даже по телефону слышно, как натужно гудят моторы насосов.
Хорош новенький автомобиль. Но вот после выездов зимой, едва на улицы начнёт падать с крыши весенняя капель, владелец машины обнаруживает на крыльях, днище какие-то пятна. Они медленно, но неумолимо растут, захватывая всё новые и новые пространства. И вот машину уже надо ставить в профилактический осмотр и заново красить кузов…
Вдоль просек шагают низенькие бетонные столбики. На них подвешены два провода. И если идти вдоль такой необычно широкой просеки, то часто встретишь табличку: «Не копать! Магистральный нефтепровод!». Не копать, чтобы не нарушить трубопровод, по которому под большим давлением перекачивается на огромные расстояния нефть. Но что это?! Прямо из-под земли бьёт чёрный фонтан, заливая маслянистой тяжёлой жидкостью поля, луга, леса. Срочно останавливаются насосы, начинают заполняться ёмкости на нефтехранилищах. А где-то могут остановиться химические предприятия, сорвётся выпуск пластмасс и каучука, удобрений и лекарств…
Почему так плохо порой идёт в наши квартиры вода? Почему автомобиль надо ставить на профилактику? Почему прорвало нефтепровод? Что общего во всех этих случая?
Их объединяет одно явление, один и тот же враг приносит бедствия и зовут его коррозия. Коррозия ежегодно наносит огромный ущерб мировому хозяйству (1/3 производимого металла).
Что же такое коррозия?
Какие факторы влияют на коррозию металлов?
Какие существуют способы борьбы с ней?
На этот и другие вопросы мы сможем ответить, изучив новый материал и проведя химический эксперимент. Кроме того, мы сможем раскрыть тайну «Делийской колонны». Вблизи города Дели в Индии находится железная колонна с очень маленькими пятнышками ржавчины, хотя её возраст почти 3тысячи лет. Это знаменитая Кутубская колонна высотой около 7 м и массой 6,5т. В чём же причина такой долговечности, это мы как раз попытаемся выяснить.
Итак, откройте тетради и запишите тему урока «Коррозия металлов и способы борьбы с ней»
Вместе с учащимися формулирует тему урока, цель урока, мотивирует учащихся
Задаёт учащимся вопросы
Формулируют тему, цель урока, записывают в тетради число и тему урока, слушают мотивацию
Пытаются найти ответы на вопросы учителя
4.Восприятие и первичное осознание нового материала
Нам предстоит рассмотреть такие вопросы, как
1. Понятие коррозии, её виды.
2. Способы защиты от коррозии
3. Влияние коррозии на процессы жизнедеятельности
I . Понятие коррозии металлов и её виды
«Ржа ест железо» – гласит русская народная поговорка. Ржавлением называют только коррозию железа и его сплавов. Итак, что же такое коррозия металлов? Коррозия металлов (лат. « corrodere » - разъедать) – это физико-химическое взаимодействие металла со средой, ведущее к разрушению металла (окислительно-восстановительный процесс разрушения металлов и изделий из них под воздействием окружающей среды).
Коррозию можно классифицировать:
Химическая коррозия металлов — это разрушение металлов в результате их химического взаимодействия с веществами окружающей среды.
Наиболее распространенным видом химической коррозии является газовая коррозия, проистекающая в сухих газах при полном отсутствии влаги. Газообразное вещество окружающей среды реагирует с металлом на поверхности металлического изделия и образует с ним соединения (Пр. двигатели внутреннего сгорания).
Электрохимическая коррозия — это разрушение металлов в электролитах, которое сопровождается возникновением электрического тока. Это такая коррозия, в результате которой наряду с химическими процессами (отдача электронов атомами коррозируемого металла — процесс окисления) протекают электрические (перенос электронов от одного участка изделия к другому).
Ребята, давайте рассмотрим сущность коррозии. Проведём следующий эксперимент.
В стакане №1: вода + ж.гвоздь
В стакане №2: вода + к-та + ж.гвоздь
В стакане №3: вода + к-та + ж.гвоздь, обвитый медной проволокой
В стакане №4: вода + к-та + ж.гвоздь + цинковая пластинка
Что же мы наблюдаем? В 1, 2, 3 стаканах произошло разрушение гвоздя – он заржавел (в 1 – меньше всего, в 3 – больше всего). В 4 стакане ржавчины нет. Что же происходит с железом в 1, 2, 3 стаканах? Железо окисляется, при этом выступает в роли восстановителя:
Как вы думаете, что же в этом процессе выступает в качестве окислителя? (кислород, вода, катионы водорода).
O 2 + 2 H 2 O + 4ē = 4 OH -
Почему же всё-таки в 4 стакане нет ржавчины? Если два различных металла, находящихся в контакте между собой, опустить в раствор электролита, 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 растворе электролита железо, как более активный металл, будет постепенно растворяться, переходя в раствор в виде ионов железа. При этом электроны, высвободившиеся из атомов железа, перейдут к меди и на её поверхности соединятся с ионами водорода, находящимися в водной среде. Катодом является медь, анодом – железо. В случае пары железо-цинк мы наблюдаем обратную картину: разрушается цинк, как более активный металл.
Мы можем доказать, что в растворе присутствуют ионы Fe 2+ . Для этого прильём к растворам в стаканах раствор красной кровяной соли. Это, всем известная, качественная реакция на ион Fe 2+ . В случае присутствия последнего наблюдается синее окрашивание. Таким образом, мы убедились, что в стакане №3 ионы Fe 2+ присутствуют.
2[ Fe ( CN )6] 3- + 3 Fe 2+ = Fe 3 [ Fe ( CN )6]2 ↓ темно-синий (турнбулева синь)
Если сравнивать результаты опытов 1, 2, 3, то можно сделать вывод о том, что металл корродирует меньше если он находится в менее агрессивной среде, а также не находится в паре с менее активным металлом. Кроме того, химически чистый металл практически не подвергается коррозии. На основании полученных данных, давайте попробуем разгадать тайну «Делийской колонны». (Железо находится в благоприятных условиях, железо не содержит примесей (железа в колонне оказалось 99,72% ))
II . Способы защиты от коррозии
1 . легирование металлов, получение сплавов. Например, в настоящее время создано большое число нержавеющих сталей путем присадок к железу никеля, хрома, кобальта и др. Такие стали, действительно, не покрываются ржавчиной
2. нанесение на поверхность металлов защитных пленок : лака, краски, эмали, других металлов.
Листовое железо, покрытое цинком, называют оцинкованным железом, а покрытое оловом – белой жестью. Первое в больших количествах идет на кровли домов, а из второго изготавливают консервные банки.
Неметаллические покрытия (краски, эмали, лаки) дешевые, но обычно недолговечные. Раз в два года, а иногда и чаще их требуется обновлять. Так, например, красят Эйфелеву башню в Париже.
3. введение ингибиторов (замедлителей коррозии)
Ингибиторы коррозии вводят в замкнутые системы охлаждения, в нефтепродукты и даже впрыскивают в газопроводы для снижения коррозии труб изнутри.
4. протекторный метод защиты от коррозии
Цинк электрохимически защищает железо от коррозии. На этом принципе основан протекторный метод защиты от коррозии металлических конструкций и аппаратов. Английское слово «протект» – означает защищать, предохранять.
5. Нанотехноло́гия. Самовосстанавливающийся газопровод Электрохимическая защита способствует снижению износа стальных газопроводов от коррозии. Нанометалл способен самовосстанавливаться, кородирующее место постоянно пополняется металлом газопровода, который равномерно изымается со всей протяжённости трубы.
Shewanella oneidensis — грамотрицательная , факультативно анаэробная бактерия рода Shewanella , обитающая предпочтительно на дне моря в анаэробных условиях, осадочных отложениях, также может быть найдена в почве. Способна восстанавливать соединения металлов . Ведутся работы по использованию Shewanella oneidensis в биозащите металлических поверхностей от коррозии . Видовое название бактерия получила в честь озера Онейда в штате Нью-Йорк , США ( англ. Oneida lake), в котором микроорганизм был впервые выделен.
III . Влияние коррозии на организм человека и роль коррозии в жизни человеческого общества
Коррозия металлов наносит большой экономический вред. Коррозия приводит к уменьшению надежности работы оборудования: аппаратов высокого давления, паровых котлов, металлических контейнеров для токсичных и радиоактивных веществ. Коррозия приводит к простоям производства из-за замены вышедшего из строя оборудования, к потерям сырья и продукции. Коррозия также приводит к загрязнению продукции, а значит, и к снижению ее качества. Один из американских миллионеров, не жалея денег, решил построить самую шикарную яхту. Ее днище было обшито дорогим металлом (сплав 70% никеля и 30% меди), а киль, форштевень и раму руля изготовили из стали. В морской воде в подводной части яхты образовался гальванический элемент с катодом из металла, а анодом из стали. Он настолько энергично работал, что яхта еще до завершения отделочных работ вышла из строя, ни разу не побывав в море. Иногда зубные коронки, изготовленные из различных металлов (золота и стали) и близко расположенные друг к другу, доставляют их носителям неприятнейшие болевые ощущения. Поскольку слюна является электролитом, эти коронки образуют гальванический элемент. Электрический ток протекает по десне и вызывает зубную боль.
Способность металлов пассивироваться широко используют для их защиты от коррозии. Например, известно, что хранение лезвий безопасных бритв в растворах солей хромовых кислот позволяет дольше сохранять их острыми. Так как под действием влажного воздуха железо, особенно на острие лезвия, окисляется и покрывается рыхлым слоем ржавчины.
Чтобы предотвратить глобальные катастрофы на судах, фабриках и заводах, нужно упорно изучать методы защиты от этой проблемы. И в то же время необходимо найти применение коррозии металлов. Одним из направлений может быть ее применение для разрушения конструкций в труднодоступных местах. Изучая коррозию более подробно, мы видим, что она оказывает как отрицательные, так и положительные влияние. Разрушение металлов и сплавов можно применить как один из способов борьбы с космическим мусором. Если бы железо, подобно серебру и золоту, не ржавело, то мы не существовали бы, и ни одно растение не зеленело бы на Земле. Растворённая в воде его ржавчина составляет часть пищи растений и придаёт им зеленый цвет. Та же «ржавчина» снабжает железом нашу кровь и придаёт ей красный цвет.
Рассказывает учащимся о коррозии и её видах, сопровождает свой рассказ слайдами электронной презентации
Читайте также: