Урок коррозия металлов и способы защиты от нее

Обновлено: 04.07.2024

Цель: Сформировать понятие о коррозии металлов, рассмотреть классификацию и причины коррозионных процессов, изучить способы защиты металлов от коррозии.

Образовательные:

1)Расширить представление учащихся о коррозии металлов, её видах и способов защиты от неё.

2)Подвести учащихся к осознанию практической значимости знаний о коррозии, способах защиты, посредством ознакомления с областями применения этих знаний.

3)Создать условия для развития умений анализировать результаты демонстрационного эксперимента, практических умений в работе с реактивами.

Развивающие :

1)Развивать познавательный интерес к урокам химии, используя компьютерные технологии.

2)Предоставить возможность учащимся определиться в возможности применения знаний, т.е. научиться, практически, защищать металлы от коррозии в быту.

Воспитательные:

1)Воспитывать бережное отношение к окружающей среде.

2)Формировать умения работать в коллективе, считаться с мнением всей группы и отстаивать корректно свое мнение.

Оборудование: : образцы изделий, подверженных коррозии, таблицы « Виды коррозии», «Методы защиты от коррозии»; Мультимедийное оборудование -компьютер, проектор, экран; компьютерная презентация « Коррозия металлов и сплавов»

Пробирки с заранее подготовленными (за 2 дня) образцами эксперимента по изучению условий коррозии -

пробирка №1 - раствор хлорида натрия +ж.гвоздь

пробирка №2 - раствор гидроксида натрия +ж.гвоздь.

пробирка №3 - раствор хлорида натрия +ж.гвоздь обвитый медной пров.

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.

Форма организации учебной деятельности : фронтальная, групповая, индивидуальная.

I. Организационный момент

Приветствие, настрой на работу

II. Проверка знаний учащихся

1. Пользуясь электрохимическим рядом напряжений металлов, приведите не менее двух примеров реакций, характеризующих химические свойства металлов и их соединений, по схемам:

2. Напишите уравнение реакций, с помощью которых можно осуществить следующие превращения:

Сульфат алюминия → хлорид алюминия → гидроксид алюминия → оксид алюминия → алюминат калия.

Ответ : А l2(SO4)3 + 3BaCl2 = 2AlCl3 +3BaSO4

2AlCl3 + 3NaOH = 3NaCl + Al(OH)3

2Al(OH)3 = Al2O3 +H2O

Al2O3 +2KOH =2KAlO2 + H2O.

(Выполняет на доске).

III. Изучение нового материала

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: (Слайд № 2-6).

Как часто вы встречаетесь с явлением разрушения металлов?

А как называется это явление? (ржавление, коррозия)

Итак, мы сегодня изучаем процесс коррозии металлов .

Вред, наносимый коррозией, огромен. А чтобы победить противника, его нужно хорошо знать

Цель урока: сформировать представление о коррозии металлов как самопроизвольном окислительно-восстановительном процессе, ее последствиях, причинах, механизме и способах защиты металлов от коррозии Слайд № 8

1. Понятие о коррозии : Слайд № 9

• Коррозия - это процесс самопроизвольного разрушения металлов и сплавов под влиянием внешней среды

( от лат. corrosio разъедание).

2. Сущность коррозии Слайд № 10

Переход металла в ионное состояние

Ме - ne à Me

Виновники коррозии:

Вода, оксиды серы, углерода, азота, кислород воздуха, электролиты, микроорганизмы и др.

Ø Древнегреческий историк Геродот ( V в. до н. э.) и древнеримский ученый Плиний старший ( I в. н.э.) упоминают о применении олова для защиты железа от ржавчины.

Ø В Х I Хв. Г.Деви и М.Фарадей изучают электрохимическую коррозию.

Ø В 1830г. Швейцарский ученый Де ла Рив сформулировал первую теорию коррозии.

Ø В начале 30хг.ХХв. А.Н.Фрумкин изучал амальгамы металлов.

Ø В 1935г. А.И.Шултин и Я.В.Дурдин сформулировали теорию электрохимической коррозии.

4. Информационная страница.

1 - Каковы последствия коррозии нам сообщит группа №1 . Слайд № 13-18

«Ржа ест железо» - так гласит русская пословица о коррозии. Коррозия наносит прямой ущерб, ежегодно от неё теряется около1/3 произведённого за год во всём мире металла, но и косвенно разрушает конструкции, на которые был затрачен труд (машины, крыши, памятники архитектуры, мосты…) Тратятся ежегодно огромные средства на борьбу с этим явлением. Коррозия нещадит памятники архитектуры: Царь-пушку (1586г), Царь – колокол (1735 г), Медный всадник в Санкт-Петербурге, памятник Минину и Пожарскому в Москве, только в этом случае налёт тёмно-зелёный, его называют патиной. Неизлечимо больна Эйфелева башня – символ Парижа, она изготовлена из обычной стали и необратимо ржавеет и разрушается. Башню красили 18 раз, отчего её масса(9000тонн) каждый раз увеличивается на 70 тонн.

В результате коррозии уменьшается прочность, блеск, снижается электропроводность, возрастает трение между деталями.

Чтобы найти методы защиты металлов и сплавов от коррозии, необходимо исследовать это явление.

Знакомство с видами коррозии. Коррозия многолика. Слайд № 19 - 23

5. Классификация видов коррозии

Коррозионные процессы отличаются широким распространением и разнообразием условий и сред, в которых они протекают. Поэтому пока нет единой и всеобъемлющей классификации встречающихся случаев коррозии.

По типу агрессивных сред, в которых протекает процесс разрушения, коррозия может быть следующих видов:

Коррозия в неэлектролитах;

Коррозия в электролитах;

Коррозия блуждающим током.

По условиям протекания коррозионного процесса различаются следующие виды:

Коррозия при неполном погружении;

Коррозия при полном погружении;

Коррозия при переменном погружении;

Коррозия при трении;

Коррозия под напряжением.

По характеру разрушения :

Сплошная коррозия, охватывающая всю поверхность:

Локальная (местная) коррозия, охватывающая отдельные участки:

Главная классификация производится по механизму протекания процесса .

Различают два вида:

Химическая Электрохимическая

Происходит в не проводящей Происходит в токопроводящей

электрический ток среде. Такой вид среде (в электролите) с

коррозии проявляется в случае возникновением внутри системы

взаимодействия металлов с сухими электрического тока. Условия

газами или жидкостями – для электрохимической

(бензином, керосином и др.) 1) контакт двух металлов;

2) наличие электролита.

Выяснения условий протекания коррозии.

Химическая коррозия Слайд № 24 -25

Химическая коррозия металлов — это разрушение металла окислением его в окружающей среде при контакте с газами и электролитами без возникновения электрического тока в системе.

· Этот вид коррозии наблюдается в процессе обработки металлов при высоких температурах.

· Протекают окислительно-восстановительные химические реакции.

· Большинство металлов окисляется кислородом воздуха, образуя на поверхности оксидные плёнки. Если плёнки прочные, плотные и хорошо связаны с металлом, то они защищают металл от дальнейшего разрушения ( у Zn , Al , Cr , Ni , Sn , Pb и др.). Если плёнка рыхлая ( как у Fe ), то она не защищает металл от дальнейшего разрушения.

· 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.

Учитель: Железо под воздействием O₂ , H₂О и ионов водорода постепенно окисляется. Этот процесс является окислительно-восстановительным, где металл является восстановителем. Коррозия железа может быть описана упрощенным уравнением

Fe(OH) ₃ и является ржавчиной. Содержащиеся в воздухе CO₂ и SO₂ могут взаимодействовать с водой, с образованием кислот, при диссоциации которых образуются ионы Н + , также окисляющие атомы металлов: Fe 0 + 2H + à Fe 2+ + H ₂ 0

Проведем такой опыт Опыт № 1.

Взяли 2 пробирки, в 1 поместили очищенный железный гвоздь, налили в пробирки водопроводной воды, так, чтобы вода покрывала гвоздь только наполовину.

Во вторую налили кипяченой воды так, чтобы вода покрывала гвоздь только наполовину.

В 1 пробирке часть гвоздя над водой покрылась ржавчиной больше, чем под водой.

Во 2 – коррозия - меньше

В этом опыте мы выяснили роль кислорода воздуха в коррозии железа.

Вывод : кислород является одним из агрессивных факторов коррозии.

Электрохимическая коррозия Слайд № 26 -27

Электрохимическая коррозия — это разрушение металла в среде электролита с возникновением внутри системы электрического тока.

· Процесс происходит при соприкосновении двух металлов или на поверхности металла, содержащего включения.

· Более активный металл (анод) разрушается.

· Скорость коррозии тем больше, чем сильнее отличаются металлы по своей активности (чем дальше друг от друга они расположены в ряду напряжений)

Опытным путём установили, что металл быстрее окисляется ионами водорода, если он находится в контакте с менее активным металлом.

При соприкосновении двух металлов с различными окислительно-восстановительными потенциалами и погружении их в раствор электролита, например, дождевой воды с растворенным углекислым газом CO₂, образуется гальванический элемент, так называемый, коррозионный элемент. В ней происходит медленное растворение металлического материала с отрицательным окислительно-восстановительным потенциалом.

Большие неприятности связаны с хлоридом натрия (в некоторых странах используют отход производства – хлорид кальция), разбрасываемым в зимнее время на дорогах и тротуарах для удаления снега и льда. В присутствии солей они плавятся, и образующиеся растворы стекают в канализационные трубопроводы. Соли и особенно хлориды являются активаторами коррозии и приводят к ускоренному разрушению металлов, в частности транспортных средств и подземных коммуникаций.

6. Экспериментальная страница Группа учащихся заранее закладывает опыты, ведут за ними наблюдения, фиксируют их Цель: Исследовать влияние сред, контактов металлов на скорость коррозии

Практическая часть.

При использовании металлических материалов очень важен вопрос о скорости их коррозии. Для того, что бы убедиться, мы решили провести опыт в различных средах и с различными металлами. Для проведения опыта мы приготовили 5 стаканов и 5 железных гвоздей.

1й пробирка – заполнили поваренной соли и опустили в него гвоздь.

2й стакан – заполнили гидроксидом натрия и опустили в него гвоздь.

3й стакан – заполнили поваренной солью, к гвоздю прикрепили медную проволоку и опустили в стакан.

4й стакан - заполнили поваренной солью, к гвоздю прикрепили предварительно зачищенную наждачной бумагой цинковые пластинки и опустили в стакан.

5й стакан - заполнили водопроводной водой с поваренной солью, добавили в раствор гидроксид натрия и опустили в него железный гвоздь.

Итоги опыта :

1й стакан – железо слабо прокорродировало, в чистой воде коррозия идет медленнее, так как вода слабый электролит. В данном случае мы наблюдаем химическую коррозию.

2й стакан – химическая коррозия. Но здесь скорость коррозии гораздо выше, чем в первом случае, следовательно, хлорид натрия увеличивает скорость коррозии.

3й стакан – железный гвоздь в контакте с медной проволокой опущен в раствор хлорида натрия. Скорость коррозии очень велика, образовалось много ржавчины. Следовательно, хлорид натрия – это сильнокоррозионная среда для железа, особенно в случае контакта с менее активным металлом – медью.

4й стакан – так же наблюдается коррозия цинка, железный гвоздь остается без изменений.

5й стакан – железный гвоздь опущен в раствор хлорида натрия, к которому добавили гидроксид натрия. Коррозия железа в данном случае отсутствует.

А (+) на железе на меди К(-)

Выводы: Мы убедились на опыте, что коррозию железа можно уменьшить помощью гидроксида натрия. Он замедляет процесс коррозии, а гидроксид анионы являются ингибиторами, то есть замедлителями коррозии. Из наблюдений можно сделать вывод, что для протекторной защиты можно использоватьцинк, так как железо не разрушается при контакте с ним.

Проблема коррозии появилась, как только появился первый металл. Очевидно, её никогда не удастся разрешить полностью, и самое большое, на что можно рассчитывать в настоящее время – это замедлить «Возвращение металлов к природе».

Великий Гёте сказал: «Просто знать ещё не всё, знания нужно уметь использовать»

Люди пытались защитить металлы от атмосферного воздействия с помощью жира, масел или покрытием другими металлами. В трудах древнегреческого историка Геродота ( V век до н.э.) уже упоминается о применении металла олова для защиты железа от коррозии.

Один из наиболее распространенных способов защиты металлов от коррозии — нанесение на их поверхность защитных пленок: лака, краски, эмали. Красочное покрытие, полимерное покрытие и эмалирование должны, прежде всего, предотвратить доступ кислорода и влаги.

В производстве широко используют химическое нанесение металлических покрытий на изделия: цинк, олово, хром, никель.

Ингибиторы коррозии металлов. Ингибиторы – это вещества, способные в малых количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их. Известно, что дамасские мастера для снятия окалины и ржавчины пользовались растворами серной кислоты с добавками пивных дрожжей, муки, крахмала. Эти примеси были одними из первых ингибиторов. Они не позволяли кислоте действовать на оружейный металл, в результате чего растворялись лишь окалина и ржавчина.

Пассивация металлов – образование на поверхности металла плотной оксидной плёнки. Еще в 1836 г. знаменитый английский химик М. Фарадей высказал предположение, что причиной пассивации является образование на поверхности металла плотной оксидной пленки. В свое время на это предположение не обратили должного внимания. Лишь через 100 лет эти взгляды возродил и развил известный русский ученый В.А. Кистяковский. После него этот взгляд на пассивацию оформился в виде теории. Согласно ей при пассивации на поверхности металла образуется сплошная и плотная оксидная (реже хлоридная, сульфатная, фосфатная) пленка толщиной в несколько десятков нанометров.

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.

IV. Закрепление

1. Что же такое коррозия?

2. При каких условиях коррозия протекает интенсивно?

3. Коссворд «Коррозия»

4. Задача 1.Что случилось со знаменитой Кутубской колонной?

Уже полтора тысячелетия стоит на одной из площадей Дели железная колонна высотой 8 метров, диаметром 65 см, весом 6.5 тонн. И, несмотря на жаркий климат Индии, на ней нет ни единого ржавого пятнышка. Чем это можно объяснить?

Ответ. Это объясняется тем, что колонна сделана из чистого (метеоритного) железа. А чистое железо не ржавеет.

Задача 2 . В 20-е годы ХХ в. с одним американским миллионером произошла неприятная история. По его заказу была построена роскошная яхта “Зов моря”. Для обшивки корпуса яхты использовался сплав никеля с медью, известный под названием монель-металл. Этот сплав отличался чрезвычайно высокой стойкостью во многих агрессивных средах, в том числе и в морской воде. Другие детали корпуса судна были изготовлены из специальных нержавеющих сталей, т.е. материалов, содержащих железо. Но когда яхту спустили на воду, она полностью вышла из строя. Объясните, что послужило причиной гибели яхты.

Ответ : Причиной была контактная коррозия. Днище яхты было обшито медно-никелевым сплавом, а рама руля, киль и другие детали изготовлены из стали. Когда яхта была спущена на воду. Возник гигантский гальванический элемент, состоящий из катода- днища, стального анода и электролита – морской воды. В результате судно затонуло, ни сделав ни одного рейса.

Задача 3. В III до нашей эры на острове Родос был построен маяк в виде огромной статуи Гелиоса.

Колосс Родосский считался одним из семи чудес света, однако просуществовал всего 66 лет и рухнул во время землетрясения.

Ответ. У Колосса Родосского бронзовая оболочка была смонтирована на железном каркасе. Под действием влажного, насыщенного солями средиземноморского воздуха железный каркас разрушился.

V. Домашнее задание § 18, с 221-227,
№ 15 – 20, с. 259 (запишите схемы гальванических элементов)

Конспект урока "Коррозия металлов и способы защиты металлов от коррозии"

Цели: Образовательные: 1)Расширить представление учащихся о коррозии металлов, её видах и способов защиты от неё. 2)Подвести учащихся к осознанию практической значимости знаний о коррозии, способах защиты, посредством ознакомления с областями применения этих знаний. 3)Создать условия для развития умений анализировать результаты демонстрационного эксперимента, практических умений в работе с реактивами.

Развивающие : 1)Развивать познавательный интерес к урокам химии, используя компьютерные технологии. 2) Предоставить возможность учащимся определиться в возможности применения знаний, т.е. научиться, практически, защищать металлы от коррозии в быту.

Воспитательные: 1)Воспитывать бережное отношение к окружающей среде. 2)Формировать умения работать в коллективе, считаться с мнением всей группы и отстаивать корректно свое мнение.

Оборудование : : образцы изделий, подверженных коррозии, 5 стаканов с железным гвоздём,1стака-водопроводная вода , 2 стакан- вода с поваренной солью, 3 стакан - вода с поваренной солью и медная проволока, 4 стакан- вода с поваренной солью, алюминиевая проволока, 5 стакан - вода с поваренной солью, гидроксид натрия, оцинкованная пластинка, красная кровяная соль, жесть, кусочек консервной банки; таблицы « Виды коррозии», «Методы защиты от коррозии»; Мультимедийное оборудование -компьютер, проектор, экран;

I .Организационный момент. Сообщаю учащимся тему, цели и задачи урока.

II . Мотивационно-ориентированный этап.

Высокая цель человека науки – проникать в самую сущность наблюдаемых явлений, постичь их сокровенные силы, их законы и течения, чтобы управлять ими.

Это коррозия. «Рыжий дьявол», «Ржа ест железо» - так гласит русская пословица о коррозии. Коррозия наносит прямой ущерб, ежегодно от неё теряется около1/3 произведённого за год во всём мире металла, но и косвенно разрушает конструкции, на которые был затрачен труд (машины, крыши, памятники архитектуры, мосты…) Тратятся ежегодно огромные средства на борьбу с этим явлением. Коррозия нещадит памятники архитектуры: Царь-пушку (1586г), Царь – колокол (1735 г), Медный всадник в

Санкт-П етербурге, памятник Минину и Пожарскому в Москве, только в этом случае налёт тёмно-зелёный, его называют патиной. Неизлечимо больна Эйфелева башня – символ Парижа, она изготовлена из обычной стали и необратимо ржавеет и разрушается.

Башню красили 18 раз, отчего её масса(9000тонн) каждый раз увеличивается на 70 тонн.

Чтобы искать методы защиты от коррозии, необходимо исследовать это явление.

III .Операционно-исполнительный этап

Древнегреческий историк Геродот ( V в. до н. э.) и древнеримский ученый Плиний старший ( I в.

н.э.) упоминают о применении олова для защиты железа от ржавчины.

В Х I Хв. Г.Деви и М.Фарадей изучают электрохимическую коррозию.

В 1830г. Швейцарский ученый Де ла Рив сформулировал первую теорию коррозии.

В начале 30хг.ХХв. А.Н.Фрумкин изучал амальгамы металлов.

В 1935г. А.И.Шултин и Я.В.Дурдин сформулировали теорию электрохимической коррозии.

2. Информационная страница.

Знакомство с видами коррозии. Коррозия многолика.

Классификация видов коррозии

По типу агрессивных сред, в которых протекает процесс разрушения, коррозия может быть следующих видов:

По условиям протекания коррозионного процесса различаются следующие виды:

По характеру разрушения:

Сплошная коррозия, охватывающая всю поверхность:

Локальная (местная) коррозия, охватывающая отдельные участки:

Главная классификация производится по механизму протекания процесса. Различают два вида:

Выяснения условий протекания коррозии.

Химическая коррозия

1. Нетокопроводящая среда 2. Высокие температуры

Газообразные вещества – окислители.

Наиболее распространенным видом химической коррозии является газовая коррозия, проистекающая в сухих газах при полном отсутствии влаги. Газообразное вещество окружающей среды реагирует с метал- лом на поверхности металлического изделия и образует с ним соединения.

Давайте рассмотрим химическую коррозию металлов на воздухе. Как протекает этот процесс? Вспомним, что представляет собой воздух?-

Ученик:- Это смесь газов, которая имеет состав по объему:

Диоксид углерода 0,031%

Благородные газы 0,935% , а остальное примеси

Проведем такой опыт Опыт № 1.

Взяли пробирку, поместили в неё очищенный железный гвоздь, налили в пробирки воду, так, чтобы вода покрывала гвоздь только наполовину. Что наблюдаем? Ученик:- Часть гвоздя над водой покрылась ржавчиной больше, чем под водой.

Учитель: В этом опыте мы выяснили роль кислорода воздуха в коррозии железа. Давайте сделаем вывод:

Вывод: кислород является одним из агрессивных факторов коррозии.

Электрохимическая коррозия

1. Токопроводящая среда 2. Контакт 2-х металлов.

Н + , ОН - , О_2, Cl - , Na + .

Подводные части судов,

Опытным путём установили, что металл быстрее окисляется ионами водорода, если он находится в контакте с менее активным металлом

3.Экспериментальная страница Группа учащихся за месяц закладывают опыты, ведут за ними наблюдения, фиксируют их Цель: Исследовать влияние сред, контактов металлов на скорость коррозии

Практическая часть.

1й стакан – заполнили обыкновенной водопроводной водой и опустили в него гвоздь.

2й стакан – заполнили водопроводной водой, добавили поваренной соли и опустили в него гвоздь.

3й стакан – заполнили водопроводной водой с поваренной солью, к гвоздю прикрепили медную проволоку и опустили в стакан.

4й стакан - заполнили водопроводной водой с поваренной солью, к гвоздю прикрепили предварительно зачищенную наждачной бумагой алюминиевую проволоку и опустили в стакан.

4й стакан – так же наблюдается коррозия железного гвоздя, алюминиевая проволока остается без изменений, хотя её перед началом опыта была очищена от оксидной пленки наждачной бумагой, вероятно, оксидная пленка образовалась снова.

Выводы: Мы убедились на опыте, что коррозию железа можно уменьшить помощью гидроксида натрия. Он замедляет процесс коррозии, а гидроксид анионы являются ингибиторами, то есть замедлителями коррозии. Из моих наблюдений можно сделать вывод, что алюминий для протекторной защиты исполь-зовать нельзя, так как железо все равно разрушается.

Примеры коррозии

1. Консервная банка (луженое железо) представляет собой гальваническую пару железо–олово. Пока банка герметически закрыта, контактная пара не находится в среде, проводящей электрический ток, и банка может не подвергаться коррозии длительное время. Известен случай, когда консервная банка пролежала в земле около ста лет и не подверглась коррозии. Но стоит банку вскрыть, как незамедлительно начинается всепожирающий процесс коррозии. При этом электроны от железа, как более активного металла, переходят на олово. Между поверхностью оловянного покрытия и раствором возникает разность потенциалов. Ионы водорода из воды или кислоты собираются на поверхности малоактивного металла, где восстанавливаются с помощью электронов, идущих от растворяющегося железа. Чем более кислый раствор, тем коррозия интенсивней. В этом случае «работает» гальванический элемент. Железо служит растворимым анодом, а олово – катодом:

анод: Fe 0 – 2e = Fe 2+ ,
катод: 2Н + + 2e = Н₂ .

2. Основа оцинкованного ведра – железо, поверхность – серебристо-белый блестящий металл - Zn. По мере использования поверхность ведра покрывается буровато-беловатыми пятнами, разводами. Цинк в данной гальванической паре, как более активный металл, будет являться анодом и в присутствии среды, проводящей электрический ток, будет разрушаться, железо же не ржавеет. Поэтому оцинкованные ведра сравнительно недороги и служат долго.
Состав бело-бурых пятен – в основном гидроксид цинка. Химизм процесса:

анод: Zn 0 – 2e = Zn 2+ ,
катод: 2Н + + 2e = Н₂ .

Zn 2+ + 2OH – = Zn(OH)₂ .

«Стригущий лишай цинковых покрытий» – это картина одного из видов коррозии цинка, внешне очень похожая на известное грибковое заболевание. Замечено, что в помещениях цинк корродирует быстрее, чем на открытой ветрам и дождям оцинкованной крыше. Происходит это потому, что продукты коррозии (оксид, гидроксид и карбонат цинка) не смываются дождями. Образовавшиеся отложения «белой ржавчины» впитывают влагу, и на оцинкованной поверхности разрастаются светлые пятна.
Интересно еще одно обстоятельство: мягкая вода вызывает более сильную коррозию этого металла, чем вода, содержащая в большом количестве соли жесткости. Жесткая вода действует менее агрессивно, т. к. осадок карбонатов образует на цинковой поверхности довольно прочное защитное покрытие.

Великий Гёте сказал: «Просто знать ещё не всё, знания нужно уметь использовать»

Нанотехноло́гия. Самовосстанавливающийся газопровод

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.

IV . Закрепление . Оценочно-рефлексивный этап

3. Задача 1.Что случилось со знаменитой Кутубской колонной?

Ответ. Это объясняется тем, что колонна сделана из чистого (метеоритного) железа. А чистое железо не ржавеет.

Задача 2. В 20-е годы ХХ в. с одним американским миллионером произошла неприятная история. По его заказу была построена роскошная яхта “Зов моря”. Для обшивки корпуса яхты использовался сплав никеля с медью, известный под названием монель-металл. Этот сплав отличался чрезвычайно высокой стойкостью во многих агрессивных средах, в том числе и в морской воде. Другие детали корпуса судна были изготовлены из специальных нержавеющих сталей, т.е. материалов, содержащих железо. Но когда яхту спустили на воду, она полностью вышла из строя. Объясните, что послужило причиной гибели яхты.

Ответ: Причиной была контактная коррозия. Днище яхты было обшито медно-никелевым сплавом, а рама руля, киль и другие детали изготовлены из стали. Когда яхта была спущена на воду. Возник гигантский гальванический элемент, состоящий из катода- днища, стального анода и электролита – морской воды. В результате судно затонуло, ни сделав ни одного рейса.

Задача 3. В III до нашей эры на острове Родос был построен маяк в виде огромной статуи Гелиоса.

Ответ. У Колосса Родосского бронзовая оболочка была смонтирована на железном каркасе. Под действием влажного, насыщенного солями с редиземноморского воздуха железный каркас разрушился.

Конспект урока и презентация на тему " Коррозия металлов" 9 класс

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?

Урок 9. Коррозия металлов и её предупреждение

Перечень вопросов, рассматриваемых в теме: урок посвящён изучению видов коррозии, особенностям химической и электрохимической коррозии, методам защиты металлических изделий от коррозионного разрушения.

Анодное покрытие – способ защиты металлического изделия от коррозии, когда защищаемый металл покрывается металлическим покрытием из более активного металла.

Газовая коррозия – разрушение металла в среде агрессивных газов (кислорода, оксида серы, хлороводорода) обычно при высоких температурах.

Гальванокоррозия – вид электрохимической коррозии, при которой два контактирующих металла в среде электролита образуют коррозионный гальванический элемент с возникновением электрического тока между металлами.

Жидкостная коррозия – разрушение металла в жидкостях, не проводящих электрический ток (органические растворители, нефтепродукты).

Ингибиторы – вещества, вводимые в коррозионную среду, в результате чего снижается её окисляющая способность.

Катодная защита – способ защиты металла от коррозии, когда защищаемое металлическое изделие подсоединяется к отрицательному полюсу внешнего источника электрического тока.

Катодное покрытие – способ защиты металла от коррозии, когда металлическое изделие покрывается тонким слоем из менее активного металла.

Коррозия – разрушение металла в результате окислительно-восстановительных реакций между металлом и окружающей средой

Осушение – удаление из окружающей среды влаги для предотвращения возникновения коррозии.

Протекторная защита – способ защиты металла от коррозии, когда к защищаемому металлическому изделию присоединяют кусок другого, более активного металла.

Химическая коррозия – разрушение металла в среде, не проводящей электрический ток.

Электрокоррозия – вид электрохимической коррозии, возникающей в среде электролита под действием внешнего электрического поля.

Электрохимическая коррозия – разрушение металла в среде электролита при контакте двух металлов с образованием коррозионного элемента и возникновением электрического тока.

Основная литература: Рудзитис, Г. Е., Фельдман, Ф. Г. Химия. 10 класс. Базовый уровень; учебник/ Г. Е. Рудзитис, Ф. Г, Фельдман – М.: Просвещение, 2018. – 224 с.

Дополнительная литература:

1. Рябов, М.А. Сборник задач, упражнений и тестов по химии. К учебникам Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман «Химия. 10 класс» и «Химия. 11 класс»: учебное пособие / М.А. Рябов. – М.: Экзамен. – 2013. – 256 с.

2. Рудзитис, Г.Е. Химия. 10 класс: учебное пособие для общеобразовательных организаций. Углублённый уровень / Г.Е. Рудзитис, Ф.Г. Фельдман. – М.: Просвещение. – 2018. – 352 с.

Открытые электронные ресурсы:

ТЕОРЕТИЧЕСКИЙ МАТЕРИАЛ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО ИЗУЧЕНИЯ

Коррозия и её виды

Коррозия металлов – процесс разрушения металлического изделия в результате окислительно-восстановительной реакции металла с окружающей средой. В зависимости от механизма различают два вида коррозии: химическую и электрохимическую. Химическая коррозия происходит в среде, не проводящей электрический ток. К этому виду коррозии относится газовая коррозия, в результате которой металл разрушается под действием агрессивных газов: кислорода, оксида серы, хлороводорода. Газовая коррозия обычно происходит при высоких температурах. Другой вид химической коррозии – жидкостная коррозия, которая возникает в агрессивных жидкостях, не проводящих электрический ток, например, в органических растворителях или нефтепродуктах.

Электрохимическая коррозия происходит в среде электролитов, которые хорошо проводят электрический ток. Различают два вида электрохимической коррозии: гальванокоррозия и электрокоррозия. Гальванокоррозия возникает в месте контакта двух металлов, наличия в металле примесей, разной температуры на соседних участках металлов, разной концентрации электролитов в среде, контактирующей с металлом и в случае разной концентрации кислорода на соседних участках металла. Например, в чугуне примеси углерода и карбида железа играют роль катода, на котором происходит восстановление молекулярного кислорода в присутствии паров воды: 2Н2О + О2 + 4е → 4ОН-, а железо становится анодом и окисляется.

Fe 0 – 2e → Fe 2+ . В результате среда становится щелочной, образуется сначала «белая» ржавчина Fe(ОН)₂: Fe 2+ + 2OH - → Fe(ОН)2↓, которая окисляется кислородом воздуха во влажной среде до трёхвалентного гидроксида железа.

4Fe(ОН)2↓ + 2Н2О + О2 → 4Fe(ОН)3↓, Fe(OH)3 + nH2O → Fe2O3·xH2O (ржавчина).

Если в атмосфере присутствует большое количество кислых газов (СО₂, SO₂, NO₂), то при растворении их в воде образуются кислоты. В кислой среде коррозия идет ещё интенсивнее. В присутствии кислорода на катоде образуется вода, а в бескислородной среде выделяется водород.

На аноде: Fe0 – 2е → Fe2+;

На катоде: О2 + 4Н+ + 4е → 2Н2О

или в бескислородной среде: 2Н+ + 2е → Н20↑.

Ионы железа образуют соли с кислотными остатками образовавшихся при растворении газов кислот. В дальнейшем под действием кислорода воздуха, соли двухвалентного железа окисляются до солей трёхвалентного железа.

Электрокоррозия возникает под действием на металл электрического тока от внешнего источника постоянного тока. Часто она происходит под действием блуждающих токов от рельсов электротранспорта, от плохо изолированных опор линий электропередач. Участок, на который попадает ток от внешнего источника, заряжается отрицательно и становится катодом. На нём происходит восстановление элементов среды. А соседний участок становится анодом, на нём металл окисляется.

Факторы, увеличивающие скорость коррозии

Возникновение коррозионного гальванического элемента увеличивает скорость коррозии. При контакте двух металлов более активный металл отдает электроны менее активному. Возникает электрический ток. Активный металл растворяется и в результате реакции со средой, и за счет передачи электронов менее активному металлу. Принятые электроны менее активный металл отдает в окружающую среду, таким образом, окисление активного металла и восстановление компонентов окружающей среды происходит быстрее. Скорость коррозии зависит от количества кислорода, который контактирует с металлом. Железный гвоздь, погруженный в воду на половину своей длины, разрушается быстрее всего, так как доступу кислорода ничего не препятствует. Гвоздь, полностью погруженный в воду, разрушается медленнее, так как количество кислорода, участвующего в реакции, ограничивается скоростью растворения кислорода в воде. В пробирке, где сверху воды налили масло, коррозия идет медленнее всего, так как масло препятствует поступлению кислорода в воду.

Методы защиты металлов от коррозии

Одним из распространённых методов защиты металлов от коррозии является нанесение защитных покрытий. Покрытия бывают металлическими и неметаллическими. Если металлическое изделие покрыто слоем более активного металла, покрытие называют анодным. Если покрытие изготовлено из менее активного металла, оно называется катодным. Неметаллические покрытия – это различные эмали, лаки, краски, резиновые, битумные и полимерные покрытия. По отношению к железу анодными покрытиями будут цинковые, хромовые, алюминиевые покрытия. Эти покрытия защищают металл даже в случае появления царапин или трещин. Так как покрытие изготовлено из более активного металла, оно является анодом по отношению к защищаемому металлу и будет разрушаться. Защищаемое металлическое изделие разрушаться не будет. Катодные покрытия обычно делают из малоактивных металлов. Это никель, олово, свинец, медь, серебро, золото. Из-за низкой активности такие металлы слабо подвергаются воздействию коррозии, но в случае нарушения покрытия, возникнет коррозионный элемент, в котором анодом станет защищаемое металлическое изделие. Оно начнет разрушаться. Защитные оксидные покрытия на поверхности металла можно создать путем химической обработки концентрированной азотной кислотой (пассивация алюминия, хрома), концентрированным раствором щелочи и горячего масла (воронение), фосфорной кислотой и её кислыми солями (фосфатирование).

Эффективным, но дорогим методом защиты металлов от коррозии является введение в сплав антикоррозионных легирующих добавок: хрома, никеля, молибдена, титана. Для повышения стойкости к коррозии в кислой среде в сплав добавляют кремний.

К методам электрохимической защиты относятся протекторная и катодная защита. Протекторная защита предусматривает закрепление на защищаемом изделии пластин из активного металла: цинка, алюминия, магния. Попадая в агрессивную среду, протектор становится анодом, начинает разрушаться, а металлическое изделие, являясь катодом, не разрушается до полного разрушения протектора. Катодная защита производится путём подсоединения защищаемого металлического изделия к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного электрического тока. В результате защищаемый металл приобретает отрицательный заряд и становится катодом. В качестве анода используют вспомогательный кусок металла (железный лом, старый рельс), который заземляют.

Важным направлением предотвращения коррозии металлов является снижение агрессивности окружающей среды. Для этого проводят осушение почвы, воздуха. В жидкие среды добавляют ингибиторы – вещества, реагирующие с окислительными компонентами среды и снижающие скорость коррозии. Для борьбы с блуждающими токами проводят надёжную изоляцию токопроводящих конструкций, организацию бесстыкового пути.

Предотвращение потерь металла от коррозии позволит не только сберечь тонны металла, но и предотвратить аварии на производстве и транспорте, сберечь человеческие жизни.

ПРИМЕРЫ И РАЗБОР РЕШЕНИЙ ЗАДАЧ ТРЕНИРОВОЧНОГО МОДУЛЯ

1. Расчёт массы металла, предохраняемого от разрушения за счёт нанесения защитных покрытий

Условие задачи: В результате атмосферной коррозии толщина стального изделия уменьшается на 0,12 мм/год. Потерю какой массы стального изделия плотностью 7750 кг/м 3 и площадью 10 м 2 можно предотвратить путем нанесения лакокрасочного покрытия, которое сохраняет свои защитные свойства в течение 4 лет? Ответ запишите в виде целого числа в килограммах.

Шаг первый: необходимо перевести скорость коррозии из мм/год в м/год.

Для этого скорость коррозии умножим на 10 -3 :

0,12·10 -3 = 1,2·10 -4 (м/год).

Шаг второй: Найдём объём слоя металла, который может быть разрушен коррозией за 1 год. Для этого толщину слоя разрушенного в течение года металла умножим на площадь стального изделия:

1,2·10 -4 ·10 = 1,2·10 -3 (м 3 /год).

Шаг третий: Найдём массу вычисленного объёма металла.

Для этого объём металла умножим на его плотность:

1,2·10 -3 ·7750 = 9,3 (кг/год).

Шаг четвёртый: Найдём массу металла, которая могла бы разрушиться за 4 года. Для этого массу сохранённого за год металла умножим за 4 года:

9,3·4 = 37,2 (кг). Округляем до целого числа, получаем 37 (кг).

2. Расчёт массы металла, разрушенного в результате коррозии

Условие задачи: Через железную решётку, предохраняющую от попадания в канализацию крупного мусора, проходит 20 м 3 воды в сутки. Содержание кислорода в воде 1 % от объёма воды. Какая масса железа окислится за 6 месяцев использования решётки, если на окисление металла расходуется 60% содержащегося в воде кислорода? Ответ записать в килограммах в виде целого числа.

Шаг первый: найдём объём кислорода, который содержится в 20 м 3 воды.

Для этого разделим 20 м 3 на 100:

20 : 100 = 0,2 (м 3 /сутки) = 200 (л/сутки)

Шаг второй: Найдём объём кислорода, который проходит в воде через решётку в течение 6 месяцев.

Для этого объём кислорода, проходящий через решетку в сутки, умножим на 30 дней и на 6 месяцев:

200·30·6 = 36000 (л).

Шаг третий: Найдём объём кислорода, который расходуется на окисление железа. Для этого умножим найденный объём кислорода на 60 и разделим на 100:

(36000·60) : 100 = 21600 (л).

Шаг четвёртый: Запишем уравнение реакции взаимодействия железа с кислородом в нейтральной среде:

Шаг пятый: Найдём массу железа, окисленного 21600 л кислорода.

Для этого составим пропорцию с учётом того, что масса 1 моль железа равна 56 г/моль, а 1 моль газа в нормальных условиях занимает 22,4 л.

Читайте также: