«Іржа їсть залізо» - говорить російська народна приказка. Іржа, яка з'являється на поверхні сталевих і чавунних виробів, - це яскравий приклад корозії.
Корозією (від лат. Соггойеге - роз'їдати) називається мимовільне руйнування металів і сплавів під впливом навколишнього середовища. У поета В. Шефнера є дуже образні рядки:
Корозія - руда щур,
Гризе металевий лом.
Щорічно через корозію втрачається близько чверті всього виробленого в світі заліза. Однак не тільки втрата металів, але і псування виготовлених з них виробів обходиться дуже дорого. Витрати на ремонт або на заміну деталей суден, автомобілів. апаратури хімічних виробництв, приладів і комунікацій у багато разів перевищують вартість металу, з якого вони виготовлені.
Корозія викликає серйозні екологічні наслідки. Витік газу, нафти та інших небезпечних хімічних продуктів із зруйнованих корозією трубопроводів призводить до забруднення навколишнього середовища, що негативно впливає на здоров'я і життя людей. Зрозуміло, чому на захист металів і сплавів від корозії витрачаються великі кошти.
Корозію металів і сплавів (їх окислення) викликають такі компоненти навколишнього середовища, як вода, кисень, оксиди вуглецю і сірки, що з'явилися в повітрі, водні розчини солей (морська вода, грунтові води). Ці компоненти безпосередньо окислюють метали - відбувається хімічна корозія.
Найчастіше корозії піддаються вироби із заліза. Особливо сильно кородує метал у вологому повітрі і воді. Спрощено цей процес можна виразити за допомогою наступного рівняння хімічної реакції:
4Fе + 3O2 + 6Н20 = 4ре (0Н) 3
Однак хімічно чисте залізо майже не кородує. Разом з тим технічне залізо, яке містить різні домішки, наприклад, в чавунах і сталях, іржавіє. Отже, однією з причин виникнення корозії є наявність домішок в металі, його неоднорідність.
Хімічну сутність корозійного процесу для цього випадку покажемо на наступному прикладі. Якщо два різних металу, що знаходяться в контакті між собою, опустити в водний розчин електроліту (в реальних умовах це, наприклад, грунтові води, сконденсована волога з атмосфери), то метал активніший, розташований в електрохімічному ряді напруг лівіше, буде руйнуватися, оберігаючи тим самим менш активний метал від корозії. Наприклад, при контакті заліза з міддю в водному середовищі залізо, як більш активний метал, буде поступово розчинятися, переходячи в воду у вигляді іонів заліза. При цьому електрони, що вивільнилися з атомів заліза, перейдуть до міді і на її поверхні з'єднаються з іонами водню, що виділилися з компонентів водного середовища (наприклад, сірчаної або інших кислот; вам, очевидно, відомо такий вислів, як «кислотні дощі»). Цей електрохімічний процес можна уявити так:
FеO - 2е- -> Fе 2+ (на залозі)
2Н + + 2е- -> Н 0 2 (на міді)
Fе 0 + 2Н + - Fе 2+ + Н 0 2 (в іонному вигляді)
Для боротьби з корозією існує багато способів. Назвемо деякі з них.
1. Нанесення захисних покриттів на поверхні оберігає від корозії металу. Для цього часто використовують олійні фарби, емалі, лаки. Ці неметалеві покриття дешеві, але зазвичай недовговічні. Раз на два роки, а іноді і частіше їх потрібно оновлювати. Так, наприклад, фарбують Ейфелеву вежу в Парижі.
Оберігається метал можна покрити шаром іншого металу: золота, срібла, хрому, нікелю, олова, цинку та ін. Один з найстаріших способів - це лудіння, або покриття сталевого листа шаром олова. Таке залізо називають білою бляхою.
2. Використання нержавіючих сталей, що містять спеціальні добавки. Наприклад, «нержавійка», з якої виготовляють столові прибори, містить до 12% хрому і до 10% нікелю. Легкі нержавіючі сплави включають алюміній або титан. Всякий, хто був у Всеросійському виставковому центрі, бачив перед входом обеліск «Підкорювачам космосу», облицьований пластинками з титанового сплаву. На його матовою блискучій поверхні немає жодного цятки іржі.
3. Введення в робоче середовище, де знаходяться металеві деталі, речовин, які в десятки і сотні разів зменшують агресивність середовища. Такі речовини називаються інгібіторами корозії.
Інгібітори корозії вводять в замкнуті системи охолодження, в нафтопродукти і навіть впорскують в газопроводи для зниження корозії труб зсередини. Для запобігання корозії заліза в сірчаної кислоти до неї додають в якості інгібітора азотну кислоту.
4. Створення контакту з більш активним металом - протектором. Наприклад, для захисту сталевих корпусів морських суден зазвичай використовують цинк. Та й на суші металеву конструкцію (трубу, ЛЕП і т. Д.) З'єднують з листом або шматком активнішого металу. З цією ж метою до деталей конструкції мостів приварюють шматки цинку.
1. Корозія металів.
2. Хімічна і електрохімічна корозія.
3. Способи боротьби з корозією.
Мідь на повітрі покривається тонким шаром оксиду, що додає їй темне забарвлення, але у вологому повітрі і в присутності вуглекислого газу на її поверхні утворюються сполуки зеленого кольору. Напишіть рівняння реакцій корозії міді.
Лужні і лужноземельні метали зберігають під шаром гасу для запобігання контакту з повітрям, так як вони інтенсивно взаємодіють зі складовими частинами повітря. Напишіть рівняння можливих реакцій, які супроводжують корозію цих металів.
Скільки кілограмів заліза, хрому і нікелю потрібно взяти для виплавки 480 кг нержавіючої сталі, призначеної для виготовлення столових виделок і ножів?
Луджені залізо (покрите захисною олов'яної плівкою) подряпали. Що буде відбуватися з виробом?
Про який матеріалі рядок В. В. Маяковського. «По даху виклали жесть. »?
На початку століття з нью-йоркського порту вийшла у відкритий океан красуня яхта. Її власник, американський мільйонер, не пошкодував грошей, щоб здивувати світ. Корпус яхти був зроблений з дуже дорогого в той час алюмінію, листи якого скріплювалися мідними заклепками. Це було красиво - блискучий сріблястим блиском корабель, усіяний золотистими головками заклепок! Однак через кілька днів обшивка корпусу почала розходитися і яхта швидко пішла на дно. Чому?
Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, напишіть нам.
Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - Освітній форум.