Процесс самопроизвольного разрушения металлов под влиянием внешней среды
Обновлено: 10.05.2024
Презентация на тему: " Коррозия – это разрушение металлов под действием внешней среды. «corrodere» - разъедать Me 0 – n e = Me n+" — Транскрипт:
1 Коррозия – это разрушение металлов под действием внешней среды. «corrodere» - разъедать Me 0 – n e = Me n+
2 Виды коррозии. По виду коррозионной среды По характеру разрушения Попроцессам По процессам
3 По виду коррозионной среды Газовая Атмосферная Почвенная Жидкостная Кислотная Щелочная Морская Солевая Речная
4 По характеру разрушения Неравномерная Избирательная Межкристаллитная Коррозийное растрескивание Местная Точечная Сплошная Язвенная МежкристаллическаяРавномерная
5 Примеры геометрических видов коррозии К. Н. сплошная язвенная Н. К. точечная Н. К. Н. К. межкристаллическая
6 По процессам Химическая Электрохимическая -- это процесс окисления металлов в окружающей среде, без соприкосновения с электролитом то есть без возникновения электрического тока. Это коррозия газами при высоких температурах. - это процесс разрушения металлов при соприкосновении его с электролитами в результате чего в системе возникает электрический ток. Это коррозия во влажном воздухе, в воде, в почвах и т. д.
7 Не к чему «ржавые слезы» Использование коррозии во благо человека Любопытную технологию превращения слоя ржавчины в защитное покрытие удалось разработать индийским ученым. Для этого на стальное изделие, покрытое густым налетом ржавчины, наносят специальный состав, который превращает слой оксидов в прочный панцирь черного цвета. Затем на него наносят краску. На этом защитном слое краска держится надежнее, чем непосредственно на металлической поверхности.
8 Способы защиты от коррозии сплавы покрытия Металлами Неметаллами Подавление влияния коррозионной среды ( ингибиторы, деаэрация) Электрохимические Катодная защита Метод протектора Протекторная защита
9 Защитные поверхностные покрытия изолируют металлы от внешней среды из неметаллов лаки краски эмали из металлов ( устойчивые к коррозии Zn,Sn,Cr,Pb,Ni и др.)
10 Создание сплавов с антикоррозионными свойствами Для их получения вводятся следующие металлы Cr,Ni,Cu,Co и др. которые уменьшают коррозионную способность основного металла.
11 Протекторная защита радиус действия 50м. Применяется в тех случаях когда защищается конструкция, находящаяся в среде электролита. Например,подземный трубопровод, дно морского судна и т.д. Сущность такой защиты состоит в том, что защищаемая конструкция соединяется с более активным металлом (протектором). При коррозии протектор является анодом и окисляется, а в конструкции движутся освободившиеся электроны, что защищает ее от окисления. n e протектор конструкция Zn Fe
12 Электрозащита радиус действия до 2 км. Конструкция соединяется с металлом, но природа металла и конструкции может быть одна и та же так как соединение происходит через источник постоянного тока. Защищаемый металл подсоединяется к отрицательному полюсу, а металл защитник к положительному полюсу то есть становится анодом. При работе источника постоянного тока электроны от анода переходят к катоду или металл защитник будет окислятся, а конструкция восстанавливаться. конструкция - + защита анод катод
13 Ингибиторная защита Ингибиторы – особые химические вещества, которые замедляют скорость процесса коррозии.По химической природе ингибиторы относятся к разным классам органических соединений.На практике широкое применение нашли ингибиторы кислотной коррозии металлов.Эти вещества вводятся в кислоту 0,5% при этом свойства кислоты практически не меняется так как такая кислота взаимодействует с солями, оксидами, основаниями, с неметаллами, но она теряет свою агрессивность по отношению к металлу.Происходит это в следствии того, что ингибиторы адсорбируются на поверхности металла образуя тонкие пленки и тем самым выводят из троя возникающий микрогальванический элемент.
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 металлов. Коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металлов и сплавов под влиянием внешней среды. - презентация
Презентация на тему: " Коррозия металлов. Коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металлов и сплавов под влиянием внешней среды." — Транскрипт:
2 Коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металлов и сплавов под влиянием внешней среды.
3 Причины коррозии металлов Причины коррозии металлов. 1. Наличие во внешней среде агрессивных компонентов ( кислорода, воды, оксидов серы, оксидов углерода, водных растворов солей и кислот). 3. Прохождение во внешней среде физико-химических процессов ( растворения, электролиза). 4. Адсорбция поверхностно активных веществ. 5. Различная активность металлов в ряду напряжения. 6. Воздействие биологических объектов. 1. Наличие примесей в металлах, их неоднородность.
4 Классификация коррозийных процессов. Коррозия металлов По виду коррозионной среды По процессам По характеру разрушений - газовая - атмосферная - почвенная - жидкостная (кислотная, солевая, щелочная) щелочная) - химическая - электро- химическая - равномерная - неравномерная - неравномерная (избирательная, (избирательная, местная) местная)
5 Химическая коррозия металлов. Взаимодействие металлов с сухими газами и жидкостями – неэлектролитами вызывает химическую коррозию. Такому виду коррозии подвергаются турбины, арматура печей, детали двигателей внутреннего сгорания. На практике этот вид коррозии редок. Сущность коррозии: Meº - nē Me+n Переход атома металла в ионное состояние.
6 При химической коррозии идет окисление металла без возникновения цепи электрического тока: 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 (FeOFe 2 O 3 ) Оксидная пленка железа очень рыхлая и не прилегает плотно к поверхности металла, поэтому кислород проникает все дальше и дальше, коррозия идет до полного разрушения предмета. 4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 Для поверхности алюминия этот процесс благоприятен, т.к. оксидная пленка плотно прилегает к поверхности металла и нет дальнейшего допуска кислорода к металлу. Химическая коррозия.
7 Электрохимическая коррозия. Электрохимическая коррозия Электрохимическая коррозия – это все случаи коррозии, идущие в присутствии воды и жидкостей- электролитов. 1. Процесс происходит при соприкосновении двух металлов или на поверхности металла, содержащего примеси. 2. Более активный металл(анод) разрушается. 3. Скорость коррозии тем больше, чем сильнее отличаются металлы (чем дальше друг от друга расположены в ряду напряжений ).
8 Условия, способствующие электрохимической коррозии. 1. Чем дальше друг от друга в ряду активности расположены контактирующие металлы, тем быстрее и активнее идет коррозия. 2. Ускоряют коррозию: примеси, неровности поверхности и трещины, повышение температуры. 3. Действие агрессивной внешней среды (морская вода, грунтовые воды, среда электролита). 4. Действие микроорганизмов (грибы, бактерии, лишайники).
9 Механизм электрохимической коррозии.
10 Негативные последствия коррозии. 1. Вызывает серьезные экологические последствия при утечке нефти, газа, других химических продуктов. 2. Недопустима во многих отраслях промышленности: авиационной, химической, нефтеперерабатывающей, атомного машиностроения. 3. Отрицательно влияет на жизнь и здоровье человека.
11 Ущерб народному хозяйству, наносимый коррозией. Общее количество металла произведенного за год человеком. Потеря металла в результате коррозии в год. 10 – 12 %
12 Основные методы защиты металлов от коррозии. Применение защитных покрытий Металлические изделия покрывают другими металлами: хромирование оцинковывание золочение Металлические изделия покрывают неметаллическими слоями: лаками красками эмалями
13 Основные методы защиты металлов от коррозии. Приготовление сплавов стойких к коррозии: Замена металлических предметов на изделия из нержавеющей стали и других сплавов, коррозийно- стойких. Изменение состава среды Добавление ингибиторов Деаэрация – удаление растворенного воздуха из воды
14 Основные методы защиты металлов от коррозии. Электрохимические методы защиты: Применение заклепок из более активных металлов. Прикрепление пластин из более активных металлов. Нейтрализация тока, возникающего при коррозии.
15 Обобщения, выводы. 1. Коррозия – окислительно – восстановительный процесс. 2. Коррозия бывает химической и электрохимической. 3. В случае электрохимической коррозии всегда образуется электрический ток. 4. Более активный металл выступает в роли анода; менее активный – катода.
16 1. Все металлы главных подгрупп I и II ПСХЭ Д. И. Менделеева имеют малую коррозионную стойкость. 2. Металлы побочной подгруппы II группы, III главной подгруппы – образуют защитную оксидную плёнку. 3. Металлы IV группы – стойки к коррозии. 4. Металлы V, VI, VII, VIII групп побочных подгрупп способны к пассивации. 5. Наиболее устойчивы металлы VIII группы побочной подгруппы. Активность металлов по группам ПСХЭ.
Химия –11 класс учитель Рухтина А.П.. Коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металлов и сплавов под влиянием внешней среды (от лат. сorrosio. - презентация
Презентация на тему: " Химия –11 класс учитель Рухтина А.П.. Коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металлов и сплавов под влиянием внешней среды (от лат. сorrosio." — Транскрипт:
1 Химия –11 класс учитель Рухтина А.П.
2 Коррозия – это процесс самопроизвольного разрушения металлов и сплавов под влиянием внешней среды (от лат. сorrosio – разъедание)
3 Виды коррозии сплошная местная химическая электрохимическая
4 Коррозия Химическая коррозия разрушение металла в результате химического взаимодействия металла с агрессивной (коррозионно- активной)средой. Например, образование окалины при взаимодействии материалов на основе железа при высокой температуре с кислородом: 4Fe + 3O 2 2Fe 2 O 3 Электрохимической коррозией называют разрушение металла под воздействием возникающих в коррозионной среде гальванических элементов. При электрохимической коррозии (наиболее частая форма коррозии) всегда требуется наличие электролита (конденсат, дождевая вода и т. д.) как, например, при ржавлении железа во влажной атмосфере: 4Fe + 3O 2 + 6H 2 O 4FeO(OH)H 2 O
5 Коррозия металлов подразделяется По виду коррозионной среды: Газовая (атмосферная) Почвенная Жидкостная По характеру разрушения: Равномерная Неравномерная По виду процесса: Химическая Электрохимическая
6 Факторы влияющие на коррозию. Ускоряющие процесс: Наличие водной среды. Наличие раствора солей. Контакт с менее активным металлом. Замедляющие процесс: Наличие гидроксид- ионов. Контакт с более активным металлом.
7 Способы защиты от коррозии Шлифование поверхности изделия Применение легированных сплавов Нанесение защитных покрытий Электрохимические методы защиты Специальная обработка электролита или другой среды
8 Нанесение защитных покрытий а) неметаллические(масла, краски, эмали, лаки) б) металлические (хромирование,никелирование, цинкование, лужение и т.д.) в)химические(плёнки полимерные, оксидные, нитридные и др.)
9 Электрохимические методы защиты Протекторная(анодная) защита Катодная защита
10 Специальная обработка электролита или другой среды введение веществ ингибиторов ( Ингибиторы – это вещества, способные в малых количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их) удаление растворённого в воде кислорода(деаэрация)
11 Коррозия – это окислительно- восстановительный процесс. Металл выступает в качестве восстановителя Компоненты агрессивной среды в качестве окислителя. Коррозия (порча, ржавление) металла – это его окисление, потеря электронов. Кислородная коррозия железа в воде: 4Fe + 2Н 2 О + ЗО 2 = 2(Fe 2 O 3 +Н 2 О)
12 1. Почему химически чистое железо более стойко против коррозии, чем техническое железо? 2. Близ Дели высится огромная железная колонна, ставящая в тупик современных учёных, которые не могут определить способ её изготовления, предохраняющий железо от окисления и других атмосферных явлений. Колонна стоит уж 15 веков, и, вероятно простоит ещё больше. Как вы считаете, в чём её феномен? 3. Какой металл целесообразней выбрать для протекторной защиты от коррозии свинцовой оболочки кабеля: цинк, магний или хром? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов атмосферной коррозии. 4. Сияющие золотые купола православных церквей символизируют пламя свечи – знак обращения души верующего к богу. Каких целей позволяет достичь золочение куполов? Что в данном случае важнее – польза золочения, или его красота? Какие физико – химические свойства золота делают возможным золочение? 5. Скульптуры из бронзы создавали ещё в глубокой древности. В конце 19 века для отливки статуй стали применять чугун. 20 век вооружил скульпторов нержавеющей сталью и титаном. Какой из перечисленных материалов в наибольшей степени подвержен коррозии, а какой в наименьшей? 6. Почему поверхность статуи, которая отлита из бронзы, содержащей даже незначительное количество цинка, со временем покрывается белыми точками? 7. Трещины в бронзовых статуях заделывают третником – сплав олова и свинца, или свинцом. Какие свойства этих металлов делают удобным их применение в реставрационных целях? Почему их использование нельзя считать идеальным способом реставрации бронзы
13 Задачи Для защиты от коррозии железо покрывают слоем олова (лужёное железо) или слоем цинка (оцинкованное железо). Какие электрохимические процессы будут проходить при нарушении защитного покрытия в лужёном и оцинкованном железе в зависимости от кислотности среды: а) рН 7, б) рН
14 Экологическая задача Кучи вскрытых консервных банок, остающихся после ухода туристов, являются ныне настоящим экологическим бедствием. Подножье Эвереста буквально усеяно остатками трапез альпинистов. И в наших лесах подчас больше медленно «гниющих» консервных банок, чем грибов. Как бороться с этой напастью? Жесть ржавеет очень медленно, скажем, в горах консервная жестянка разложится только через лет. И здесь- то вот коррозия могла бы стать уже не бедствием, а сущим благом. Предложите способ, как её подстегнуть, как ускорить её слабые электрохимические силы?
Коррозия металлов
Всякое явление или процесс вокруг нас связан с химией. Скажем, ржавление железа. Хоть раз в жизни вы наверняка задумывались, почему одни металлы ржавеют и разрушаются, а другие — нет. И что такого особенного в нержавеющей стали, что этот процесс ей нипочем? Обо всем это мы и поговорим в сегодняшней статье.
О чем эта статья:
Коротко о главном
Коррозия металлов или ржавление в химии — это явление, которое возникает из-за взаимодействия металлической пластинки с веществами окружающей среды (кислородом воздуха или кислотами, с которыми может реагировать металлическое изделие).
Обычно окисляются металлы, включая железо, которые находятся левее водорода в ряду напряжений.
Чаще всего встречаются химическая и электрохимическая коррозии. Чтобы понять, чем они отличаются друг от друга, давайте сравним их по нескольким критериям в таблице ниже.
Таблица 1. Сравнение химической и электрохимической коррозии металлов
Признаки сравнения
Химическая коррозия
Электрохимическая коррозия
Разрушение металлов в из-за взаимодействия с газами или растворами, которые не проводят электрический ток
Разрушение металла, при котором возникает электрический ток в воде или среде другого электролита
При контакте железа с цинком коррозии подвергается цинк:
Zn 0 - 2e - = Zn 2+ .
Защитить металл от коррозии можно по-разному: покрытием защитными материалами, электрохимическими методами, шлифованием и т. д. Далее — подробно обо всем этом.
Что такое коррозия
Коррозия — это самопроизвольное разрушение элементов, чаще всего металлов, под действием химического или физико-химического влияния окружающей среды.
Иными словами, из-за химического воздействия железо начинает ржаветь. Это весьма сложный процесс, который состоит из несколько этапов. Но суммарное уравнение коррозии выглядит так:
Часто под коррозией понимают химическую реакцию между материалом и средой либо между их компонентами, которая протекает на границе раздела фаз. Обычно это окисление металла. Например:
Некоторые металлы, даже активные, покрываются плотной оксидной пленкой при коррозии. Это одна из их характерных черт. Оксидная пленка не дает окислителям проникнуть в более глубокий слой и поэтому защищает металл от коррозии. Алюминий обычно устойчив при контакте с воздухом и водой, даже горячей. Тем не менее, если поверхность алюминия покрыть ртутью, то образуется амальгама. Она разрушает оксидную пленку, и алюминий начинает быстро превращаться в белые хлопья метагидроксида алюминия:
Коррозии подвергаются и многие малоактивные металлы. Например, поверхность медного изделия покрывается патиной — зеленоватым налетом. Это происходит потому, что на ней образуются смеси основных солей.
Виды коррозии металлов
Химическая коррозия
Химическая коррозия — это процесс разрушения металла, который связан с реакцией между металлом и коррозионной средой.
Химическая коррозия протекает без воздействия электрического тока, и в результате этой реакции металлы окисляются. Этот вид коррозии можно разделить на два подвида:
газовая коррозия — металл корродирует под воздействием различных газов при высоких температурах;
коррозия в жидкостях — неэлектролитах.
Их них более распространенной считают газовую коррозию. Она протекает во время прямого контакта твердого тела с активным газом воздуха. Чаще всего это кислород. В результате на поверхности тела образуется пленка продуктов химической реакции между веществом и газом. Дальше эта пленка мешает контакту корродирующего материала с газом. При высоких температурах газовая коррозия развивается интенсивно. Возникшая при этом пленка называется окалиной, которая со временем становится толще.
Важную роль в процессе коррозии играет состав газовой среды. Но для каждого металла он индивидуален и изменяется с переменой температур.
Электрохимическая коррозия
Электрохимическая коррозия — это разрушение металла, которое протекает при его взаимодействии с окружающей средой электролита.
Этот вид коррозии считают наиболее распространенным. Самым важным происхождением электрохимической коррозии является то, что металл неустойчив в окружающей среде с точки зрения термодинамики. Вот несколько ярких примеров этой реакции: ржавчина в трубопроводе, на обшивке днища морского судна и на различных металлоконструкциях в атмосфере.
В механизме электрохимической коррозии обычно выделяют два направления: гомогенное и гетерогенное. Разберем их подробнее в таблице ниже.
Гомогенный механизм электрохимической коррозии
Гетерогенный механизм электрохимической коррозии
Поверхность металла рассматривается как однородный слой.
У твердых металлов поверхность неоднородна из-за структуры сплава, в котором атомы по-разному расположены в кристаллической решетке.
Растворение металла происходит из-за термодинамической возможности для катодного или анодного процессов.
Неоднородность можно наблюдать при наличии в сплаве каких-либо включений.
Скорость, с которой протекает электрохимическая коррозия, зависит от времени протекания процесса.
В электрохимической коррозии протекает одновременно два процесса на аноде и на катоде, которые зависят друг от друга. Растворение основного металла происходит только на анодах. Анодный процесс заключается в том, что ионы металла отрываются и переходят в раствор:
В результате происходит реакция окисления металла. В данном случае анод заряжается отрицательно.
При катодном процессе избыточные электроны переходят в молекулы или атомы электролита, которые, в свою очередь, восстанавливаются. На катоде идет реакция восстановления. Он носит заряд положительного электрода.
Торможение одного процесса приводит к торможению и другого процесса. Окисление металла может происходить только в анодном процессе.
Как защитить металлы от коррозии
От коррозии можно и нужно защищаться. Чтобы уберечь металлы от этой реакции, их покрывают защитными материалами, обрабатывают электрохимическими методами, шлифованием и т. д. Рассмотрим все эти способы подробнее.
Способ № 1. Защитные покрытия.
Для защиты от коррозии металлические изделия покрывают другим металлом, т. е. производят никелирование, хромирование, цинкование, лужение и т. д. Еще один вариант защиты — покрыть поверхность металла специальными лаками, красками, эмалями.
Способ № 2. Легирование.
Легирование — это введение добавок, которые образуют защитный слой на поверхности металла. Например, при легировании железа хромом и никелем получают нержавеющую сталь.
Способ № 3. Протекторная защита.
Протекторная защита — это способ уберечь металл от коррозии, при котором металлическое изделие соединяют с более активным металлом. Этот второй металл в итоге и разрушается в первую очередь.
Способ № 4. Электрохимическая защита.
Чтобы защитить металлы от электрохимической коррозии, нейтрализуют ток, который возникает при ней. Это делают с помощью постоянного тока, который пропускают в обратном направлении.
Способ № 5. Изменение состава среды путем добавления ингибиторов.
Для защиты от коррозии используют специальные средства, которые ее замедляют — ингибиторы. Они изменяют состояние поверхности металла — образуют труднорастворимые соединения с катионами металла. Защитные слои, образованные ингибиторами, всегда тоньше наносимых покрытий.
Способ № 6. Замена корродирующего металла на другие материалы: керамику и пластмассу.
Способ № 7. Шлифование поверхностей изделия.
Проверьте себя
Что такое коррозия?
Где в повседневной жизни можно встретить ржавление железа и других металлов? Приведите примеры.
Гидроксид железа Fe(OH)3 называют:
Что является причиной возникновения коррозии?
Чем отличаются химический и электрохимический типы коррозии?
Что такое коррозионная среда?
Узнайте все о коррозии металлов и разберитесь в других темах за 9 класс на онлайн-курсах по химии в Skysmart! Наши преподаватели помогут выяснить, где скрываются пробелы в знаниях, и восполнить их. Никаких скучных задач и сухих лекций — только интерактивные упражнения, опыты и теория простым языком. Все это поможет разобраться даже в тех темах, которые не давались в школе. Ждем на бесплатном вводном уроке!
Читайте также: