Коррозия металлов. Урок химии в 11 классе

1.

Коррозия металлов
Урок химии в 11 классе

2.

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.
Эти соединения обладают совершенно иными свойствами,
чем сами металлы. В обычной жизни мы часто употребляем
слова «ржавчина», «ржавление», видя коричнево-рыжий налёт
на изделиях из железа и его сплавов. Ржавление —
это коррозия железа.
Коррозия — это процесс самопроизвольного разрушения
металлов и их сплавов под влиянием внешней среды (от
лат. corrosio — «разъедание»).

3.

Коррозия изделий из сплавов железа. Бурый налёт — ржавчина —
состоит из гидроксида и оксида железа(III)

4.

Наиболее часто встречающиеся виды коррозии: химическая и
электрохимическая.
I. Химическая коррозия происходит в не проводящей электрический ток
среде. Такой вид коррозии проявляется в случае взаимодействия металлов с
сухими газами или жидкостями — неэлектролитами (бензином, керосином и
др.). Такому разрушению подвергаются детали и узлы двигателей, газовых
турбин, ракетных установок. Химическая коррозия часто наблюдается в
процессе обработки металлов при высоких температурах.
Например:
4Fe + 6H2O (влага) + 3O2 (воздух) = 4Fe(OH)3

5.

2.Электрохимическая коррозия
Химическую сущность коррозионного процесса для этого случая покажем на
следующем примере. Если два различных металла, находящихся в контакте между
собой, опустить в водный раствор электролита (в реальных условиях это,
например, грунтовые воды, сконденсированная влага из атмосферы), то металл
более активный, расположенный в электрохимическом ряду напряжений левее,
будет разрушаться, предохраняя тем самым менее активный металл от коррозии.
Например, при контакте железа с медью в водной среде железо, как более
активный металл, будет постепенно растворяться, переходя в воду в виде ионов
железа. При этом электроны, высвободившиеся из атомов железа, перейдут к меди
и на её поверхности соединятся с ионами водорода, выделившимися из
компонентов водной среды (например, серной или других кислот; вам, очевидно,
известно такое выражение, как «кислотные дожди»). Этот электрохимический
процесс можно представить так:

6.

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)

7.

В результате коррозии ухудшаются многие свойства изделий: уменьшаются
их прочность, пластичность, блеск, снижается электропроводность и т. д.
Коррозия металлов наносит большой вред народному хозяйству:
возникают огромные материальные потери из-за разрушения нефтепроводов,
газопроводов, водопроводов, деталей сельскохозяйственной техники,
автомобилей, судов, мостов, оборудования, используемого в различных
производствах;
уменьшается надежность металлоконструкций;
простаивает производство из-за необходимости замены вышедшего из строя
оборудования;
происходят потери сырья и продукции в результате разрушения газо-, нефтеи водопроводов;
наносится ущерб природе и здоровью человека; в результате утечек
нефтепродуктов и других веществ загрязняется окружающая среда;
загрязняется продукция, а следовательно, снижается её качество.

8.

Способы защиты от коррозии: 1. Нанесение защитных покрытий.
Металлическое изделие покрывают другими металлами (никелирование,
хромирование, цинкование, лужение — покрытие оловом).
Никелированная труба
Хромированный кран
Консервные банки, изготовленные из
лужёной жести
Металлические изделия покрывают лаками, красками, эмалями, маслами, полимерами.
Нанесение защитного покрытия
на поверхность металла
Эмалированная
стальная кастрюля
Металлочерепица
изготавливается из жести,
покрытой полимером

9.

2. Применение сплавов, стойких к коррозии.
Детали машин, аппаратов, инструменты и предметы быта изготовляют из
нержавеющей стали, содержащей специальные легирующие (замедляющие коррозию)
добавки: хром, никель и другие металлы.
Изделия из нержавеющей стали

10.

3. Протекторная защита.
К защищаемой металлической конструкции присоединяют кусок более активного
металла (протектор), который разрушается, защищая основной металл. В качестве
протектора при защите корпусов судов, трубопроводов, кабелей используют магний,
алюминий, цинк.
4. Изменение состава среды.
Для того чтобы предотвратить потери из-за коррозии, проводится специальная
обработка электролита или той среды, в которой находится защищаемая металлическая
конструкция. Практикуется также введение ингибитора — вещества, замедляющего
коррозию.
Например, при подготовке воды, поступающей в котельные установки, проводят
удаление растворённого в воде кислорода (деаэрацию).