Geum.ru

Задачи : Определить, как влияет температура воды на ржавление железа. Узнать скорость коррозии железа

Вид материалаРассказ

Содержание


Коррозии металлов
Коррозия металлов
Коррозией металлов.
Подобный материал:
Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 1

города Рассказово Тамбовской области





Выполнила:

ученица 11 класса

Чебану Юлия


Руководитель:

Желтова Светлана Анатольевна учитель химии


2009 г.


Оглавление


1.Введение.

2.Определение коррозии. Историческая справка.

3.Коррозия металлов.

а) Основные типы коррозии.

б) Химическая и электрохимическая коррозия.

в) опыты исследования.

4. Борьба с коррозией.

5. Заключение.

6. Список литературы.

7. Приложения.

Введение.

Я выбрала эту тему, потому что ежегодно в результате коррозии разрушается 10 % производимого железа.

Я думаю, что эта тема актуальна в настоящее время, т.к. проблема борьбы коррозии металлов волнует многих ученых. Своей работой я хотела узнать, какая среда наиболее благоприятна для содержания железных изделий.

Цель работы:

Исследовать действие факторов окружающей среды на степень ржавления металлов.


Задачи:

1. Определить, как влияет температура воды на ржавление железа.

2. Узнать скорость коррозии железа.

3. Уточнить действие среды на коррозию железа.


Гипотеза:

Если опустить железо в щелочную среду, то скорость коррозии уменьшится.


Определение коррозии.

Коррозия-разрушение горной породы под влиянием растворения, химических процессов или механического истирания. Различают два вида коррозии:

1) Химическая коррозия-растворение и разъедание поверхности породы под химическим воздействием воды. Корродирующая работа воды особенно интенсивно сказывается на легко растворимых породах (каменная соль, гипс), но наибольших масштабов достигает в известняках, довольно заметно растворимых в воде, содержащей углекислоту (например, в дождевой воде).

2) Механическая коррозия, или корразия, заключается в механическом истирании поверхности породы, особенно ярко проявляющемся при действии ветра, несущего пыль и песок. Особенно ярко ветровая коррозия проявляется в области пустыни, где ею создается ряд причудливых форм рельефа: ниши, грибообразные скалы, обточенные ветром каменные столбы и т.п.

Историческая справка.

Учение о коррозии и защите металлов является отраслью прикладной физической химии. Его основы заложены М.В.Ломоносовым, который в середине 18 в. Изучал действие кислот на металлы, ясно различая обычное растворение солей в воде от явлений коррозии металлов, открыл пассивное состояние металлов и первый понял сущность явлений при окислении металлов. Большое значение для развития теории коррозии металлов имели работы английского ученого М.Фарадея, установившего в 1833-1834 основные законы электролиза и предложившего для объяснения пассивности металлов.

Коррозия металлов.

Коррозия металлов - разрушение металлов вследствие химического и электрохимического взаимодействия их с внешней средой. В результате Коррозии металлов металлическое изделие может потерять ряд своих полезных технических свойств. Коррозия металлов понижает прочность и пластичность металлических материалов.

Вопросы противокоррозионной защиты в той или иной степени важны почти для всех отраслей народного хозяйства. Особенное значение имеет борьба с Коррозией металлов в химическом аппаратостроении, судостроении, добыче и переработке нефти, коммунальном хозяйстве, в технике пара высоких параметров, авиации, горном деле.

Коррозионная стойкость.

Металл или металлический сплав коррозионно-стоек, если он хорошо сопротивляется воздействию внешней агрессивной (коррозионной) среды. Металл может в одних условиях быть коррозионно-стойким, а в других условиях нестойким.

Мерой коррозионной стойкости служит скорость Коррозии металлов в данной среде и в данных условиях. Количество разрушенного металла можно также выразить толщиной П слоя металла, превращенного в продукты коррозии за определенное время, для чего служит формула:

П=К/1000Y

Основные типы коррозии металлов.

Если Коррозия металлов довольно равномерно распределяется по всей поверхности металла, то коррозию называют равномерной. Если же значительная часть поверхности металла свободна от коррозии и последняя сосредоточена лишь на отдельных участках, то ее называют местной. При одинаковой примерно скорости Коррозии металлов в случае сосредоточенной, местной, коррозии потеря прочности может быть гораздо большей, чем в случае равномерной коррозии.

При межкристаллитной коррозии разрушению подвергаются границы между зернами (кристаллитами) металла. Этот вид Коррозии металлов особенно опасен, т. к. при весьма сильном снижении механических свойств внешний вид поверхности часто сохраняется почти неизменным.

Коррозионные трещины возникают при одновременном воздействии на металл агрессивной среды и механических ( постоянных или переменных) напряжений. В случае сочетания коррозионных и постоянных (статических) механических воздействий иногда наблюдается коррозионное растрескивание: в металле развиваются тонкие трещины, которые сильно снижают пластичность металла, делают его хрупким и приводят к появлению крупных трещин и полному разрушению изделия.

Химическая и электрохимическая коррозия.

По характеру самого процесса все явления Коррозии металлов можно разделить на 2 больших класса: химическую коррозию и электрохимическую коррозию. В агрессивных средах, не проводящих электрический ток (газы при высоких температурах, многие органические вещества, например: нефть, бензин, смазочные масла), обычно развивается химическая коррозия. Процесс химической Коррозии металлов представляет по существу прямое соединение металла с агрессивными составными частями среды. Например, железо при нагревании до высоких температур в атмосфере воздуха или печных газов окисляется кислородом в продукты, часто называемые окалиной.

Мы хорошо знаем, как ржавеет железо. Для этого его достаточно намочить в воде или просто подержать на открытом воздухе. Многие думают, что медь, алюминий, олово и другие, применяемые в обиходе металлы в обычных условиях, не окисляются. Это совершенно неправильно. Коррозии подвергаются абсолютно все металлы, но только все по-разному…

В проводящих электрический ток жидких средах-электролитах - Коррозия металлов происходит таким образом, что переход частиц металла в раствор сопровождается эквивалентным переносом электронов от одного участка металла к другому. Такая Коррозия металлов называется электрохимической. При соприкосновении металла с электролитом (например, морской водой, раствором кислоты и т.д.) на его поверхности образуется множество микроскопически малых гальванических элементов. Обычно зерна самого металла при этом играют роль анодов; загрязнения и примеси, а также некоторые структурные составляющие сплавов становятся катодами.

В начале нашего века из нью-йоркского порта вышла в открытый океан красавица яхта. Ее владелец, американский миллионер, не пожалел денег, чтобы «удивить» свет: корпус яхты был сделан из очень дорогого в то время алюминия, листы которого скреплялись медными заклепками. Это было так красиво: сверкающий серебристым блеском корабль, усеянный золотистыми головками заклепок! Однако недолго наслаждался владелец новой яхты. Через несколько дней, когда в океане поднялось легкое волнение, обшивка корпуса вдруг начала расходиться, и яхта быстро пошла ко дну. Команда едва успела спустить на воду шлюпку, которые… также были из алюминия с медью. К счастью, незадачливых мореплавателей подобрало проходившее мимо судно.

Вам, разумеется, ясно, что произошло. Каждая медная заклепка в морской воде образовала с алюминием гальваническую пару. Алюминий - более активный металл, чем медь, поэтому он разрушался, пока в конце концов вокруг каждой заклепки не образовалась дыра…

Процесс электрохимической коррозии металлов представляет ряд сопряженных элементарных процессов:

1.На анодных участках.

М+е +nH2O - (M+ nH2O)+ e

металл раствор раствор избыточный электрон в металле

2.На катодных участках.

e + H+ * H2O – H + H2O

в металле в растворе граница металл/ раствор

Поэтому электроны, которые оказываются избыточными у поверхности анодного участка, для соединения с частицами раствора должны передвигаться от анодных к катодным участкам. Это- явление электрического тока, который в данном случае может быть назван током коррозии. Несколько лет назад выяснилась новая опасность: микробиологическая коррозия. Оказалось, что некоторые микроорганизмы выделяют вещества, которые способны разъедать многие металлы. Да еще как разъедать! Из общего количества металлов, гибнущих от различных видов коррозии, 25 процентов приходится на долю коррозии микробиологической.

Опыты, исследования.


Опыт был поставлен первого ноября 2006 года в 15:00. Я взяла пять пробирок. В первую налила кипяченной воды, во вторую- простую воду, в третью - воду с щелочью, в четвертую - воду с кислотой и в пятую – воду с солью. В каждую из них был опущен гвоздь.



На следующий день я обнаружила, что начала появляться ржавчина в таких средах: вода и соль, кипяченная и простая воды. В среде вода и кислота появился черный налет плотной структуры. Через неделю в среде соленая вода масса налета заметно увеличилась, что подтвердило фильтрование воды и измерение массой налета.



В среде щелочь гвоздь остался чистым, коррозия не пошла.

Эти исследования подтвердили гипотезу, что характер среды влияет на течение коррозии.




Борьба с коррозией.


В технике применяются следующие основные способы борьбы с Коррозией металлов.

1.Изменение состава технического металла, т.е. введение в металл компонентов, повышающих его коррозионную стойкость в данных условиях, или удаление вредных примесей, ускоряющих коррозию. Например, при введении в углеродистые или низколегированные стали 0,2 – 0,5% меди удается в 1,5 – 3 раза повысить коррозионную стойкость сталей в атмосферных условиях (медные стали). Нержавеющие стали содержат значительный пропен хрома (не менее 12%), который очень легко переходит в пассивное состояние и, входя в твердый раствор с железом, передает это свое свойство всему сплаву. Введение никеля и особенно молибдена делает, нержавеющие стали стойкими не только по отношению к влажной атмосфере и пресной воде, но также заметно повышает их устойчивость к растворам серной и соляной кислот, а также к морской воде.

2.Защитные покрытия – слои, искусственно создаваемые на поверхности металла с целью предохранения его от коррозии. Защитные покрытия выполняют свои функции не только тем, что изолируют металл от внешней среды (влажного воздуха, раствора). Металлические покрытия часто выбираются с таким расчетом, чтобы они по отношению к защищаемому металлу были анодными, т. е. чтобы их электродный потенциал (в условиях эксплуатации) был отрицательным, чем материал конструкции. В состав лакокрасочных покрытий (грунтовки) часто вводят пигменты, являющиеся ингибиторами (замедлителями).

3. Изменение состава среды (обработка коррозионной среды) – введение в состав внешней среды таких веществ, которые замедляют коррозию металлов или удаление из состава среды компонентов, которые особенно опасны в коррозионном отношении. Обработка среды может применяться только в таких случаях, когда коррозионная среда имеет постоянный и не очень большой объем. Так, в охлажденную воду (для охлаждения двигателей внутреннего сгорания, холодильных устройств) вводят небольшое количество бихромата натрия. Некоторые замедлители (в том числе и бихромат натрия) небезопасны. Другими распространенными замедлителями для железа и стали являются нитрит натрия, силикат натрия и гексаметафосфат натрия.

4.Электрохимические методы. Сущность методов состоит в том, что защищаемая конструкция подвергается катодной поляризации. Если катодная поляризация получается в результате присоединения к конструкции постороннего анода со значительным электроотрицательным потенциалом, то такой способ защиты носит название протекторной защиты.

5.Конструктивные меры. При конструировании машин и аппаратов, работающих в коррозионно-активных условиях, необходимо соблюдать ряд мер, уменьшающих коррозию металлов и увеличивающих долговечность конструкции. Прежде всего, обращают внимание на исключение неблагоприятных металлических контактов.


Вывод:

Я исследовала действие факторов окружающей среды, таких как соленость, кислотность, температурный режим, щелочной характер, и узнала:
  • при высокой температуре скорость коррозии возрастает;
  • в кислотной среде в начале пассивирует, а затем начинает разрушаться;
  • в соленой воде идет быстро;
  • в щелочной среде коррозия замедляется.

Таким образом, выдвинутая гипотеза подтвердилась, коррозия в щелочной среде уменьшается.