Металдардың коррозиясы

Жұмыстың мақсаты

Коррозияның пайда болуы, химиялық коррозияға әсер ететін факторларды қарастыру.

Жұмыстың мазмұны

а) болаттың бетіндегі электрхимиялық құбылыстар;

б) көміртектің темірмен жанасу кезіндегі коррозиясы

в)хлор ионының активтендіру қасиеті.

Жұмыстың теориялық негізі

Корозия дегеніміз сыртқы ортаның химиялық және электрохимиялық әсерінен металдардың бұзылуы. Коррозия процесінің жүру механизміне байланысты ол екіге жіктеледі: химиялық және электрохимиялық. Химиялық коррозия дегеніміз металдың сыртқы ортамен химиялық әрекеттесуінен бүлінуі. Темір және оның құймаларынан жасалған бұйымдар ауада күн сәулесі әсерінен су буы және оттегімен химиялық әрекеттесуге ұшырайды:

4Fe + 6H₂O + 3O₂ = 4Fe(OH)₃

Тотықсыздандырғыш {Fe⁰ – 3e → Fe³⁺ / 12 4 тотығады

Тотықтырғыш { 3O₂ + 12e → 2O₃^2- / 3 1 тотықсызданады

t

2Fe(OH)₃ → Fe₂O₃ + 3H₂O

Fe₂O₃ – қоңыр қызыл түсті. Егер металл құймалардан жасалған бұйымдардың бетінде қоңыр қызыл дақ түссе, ол коррозияның белгісі. Оны болдырмаудың шараларын жасау керек..

Электрохимиялық коррозия дегеніміз – сыртқы орта әсерінен гальваникалық жұп түзілу нәтижесінде металдың бүлінуі.

Егер электролит ерітіндісіне, мысалы, күкірт қышқылына екі металл пластинканы салып, оларды бір-біріне жақындатсақ, гальваникалық элемент түзіледі.

қолданбалы химия кафедрасы

Гальваникалық элементте теріс электродта тотығу процесі жүреді. Ал коррозия дегеніміздің өзі тотығу процесі. Сонымен,

• электрохимиялық коррозия кезінде активтірек металл бұзылады.

Мырыш-мыс пластинкасында - мырыш коррозияға ұшырайды.

Zn⁰ - 2e^- → Zn²⁺

Оң электродта тотықсыздану процесі өтеді. Ерітіндіде Н⁺ болғандықтан мыс пластинкада сутек ионы тотықсызданады:

2H⁺ + 2e^- → H₂

Демек, электрохимиялық коррозия кезінде қышқыл орта болса, активтілігі нашар металдың бетінде сутегі түзіледі.(31-сурет)

Мырышты - мыс пластинкасы натрий хлориді немесе теңіз суына батырылды десек, онда бұл жағдайда мырыш коррозияға ұшырайды. Ал мыс пластинканың бетінде сутегі газ күйінде бөлінбейді. Себебі, бейтарап ортада сутегі ионы тотықсыздануға концентрациясы аз болғандықтан, бұл жағдайда тотықтырғыш ролін суда еріген оттегі атқарады:

О₂ + Н₂О + 4е^- → 4ОН^-

Сонымен, мыс пластинкасының маңайында ерітінді сілтіленеді. Коррозия нәтижесінде түзілген мырыш ионы гидроксид ионымен қосылып, мырыш гидроксидін түзеді:

Zn²⁺ + 2 OH^- → Zn (OH)₂

Ойымызды жинақтасақ, электрохимиялық коррозия бейтарап ортада жүрсе, онда активтілігі нашар металдың маңайында оттегі тотықсызданып, гидроксид ион түзеді.

қолданбалы химия кафедрасы

Коррозиялық процестегі көп таралған тотықтырғыш көбінесе сутегі ионы мен оттегі молекуласы. Сутегі ионы қатысындағы электродтық процестердің теңдеуі:

M – n e^-  Mⁿ⁺

2H⁺ + 2 e^-  H₂

Сутегі бөлінуі арқылы жүретін коррозия металға қарағанда сутегі электродының потенциялы оң болған жағдайда ғана орындалады. Бұл жағдайда коррозия жылдамдығы сутегі газының бөліну жылдамдығына, металдың табиғатына, сутегі бөлініп жатқан металдың беттік ауданына тәуелді болады.

Оттегі молекуласы қатысындағы электродтық процестердің теңдеуі:

M – n e^-  Mⁿ⁺

O₂ +2H₂O + 4e^-  4OH^-

Оттегі жұтылуы арқылы жүретін коррозия металға қарағанда оттегі электродының потенциялы оң болған жағдайда ғана орындалады. Бұл жағдайда коррозия жылдамдығы оттегі газының диффузиялану жылдамдығына, демек ерітіндідегі еріген оттегінің концентрациясына тәуелді болады.

Жұмыстың жүру барысы

1-тәжірибе. Болаттың бетіндегі электрохимиялық құбылыстар

Болаттың бетінде тотықтырғыштардың әсерінен электрохимиялық коррозия байқалады. Бұл процестің нәтижесінде темірдің анодты қеруі іске асады. Темірдің ерігенін турнбуль көгімен индикатор қатысында темір(ІІ) ионының әрекетесуінен білеміз.

Тәжірибені жүргізу үшін болат пластинканың бетін қайрақпен немесе наждак қағазымен тазалап, сумен жуыңдар, фильтр қағазымен суын сорғытып, кептіріңдер. Одан кейін ферроксилиндикаторға матырылған фильтр қағазын қойыңдар. Ферроксилиндикатордың құрамы: 100 см³ су + 3 г ас тұзы + 0,1 г (K₃[Fe(CN)₆] + бірнеше тамшы фенолфталеин

2-3 минуттан кейін фильтр қағазындағы түстің өзгеруін, дақтың пішінін, оның таралуын бақылаңдар. Реакциялардың электродтық потенциалына сүйеніп, өзгерістерді түсіндіріңдер. Қажетті теңдеулерді жазыңдар.

2-тәжірибе. Бейтарап ортадағы электрохимиялық коррозия.

Екі пробиркаға ас тұзы ерітіндісін құйып, оған мырыш пен мысты жанастыра орналастырамыз. Бір екі тамшы фенолфталеин қосыңдар. Не байқадыңыздар? Катодтық және анодтық үрдісті жазыңдар.

3-тәжірибе. Хлор ионының активтендіру қасиеті.

Екі пробиркаға мыс сульфатының сірке қышқылы қосылған ерітіндісін құйыңдар. Олардың біреуіне натрий хлоридін қосыңдар. Одан кейін екі пробиркаға да алюминий сынығын салыңдар. Қайсы пробиркада белсенді түрде газ бөлінеді?

қолданбалы химия кафедрасы

Анодтық, катодтық және қосынды процестердің теңдеулерін жазыңдар. Хлор ионының реакция жылдамдығына әсерін түсіндіріңдер.

Жұмысты өңдеу

Әрбір тәжірибеде жүретін коррозиялық процесті бақылап, олардың қажетті теңдеулерін жазыңдар. Катодтық және анодтық процестің теңдеулерін жазып, коррозияның жылдамдығы неге тәуелді болатынын сипаттап жазыңдар.

Бақылау сұрақтары

1. Металдар коррозиясы дегеніміз не?

2. Коррозияның түрлері қандай?

3. Химиялық коррозия мен электрохимиялық коррозияның айырмашылығы неде?

4. Сутегі бөлінуі арқылы жүретін коррозиялар, ол неге тәуелді?

5. Оттегі жұтылуы арқылы жүретін коррозия, оның жылдамдығы неге тәуелді?

Қолданбалы химия кафедрасының

26.08.2014 ж. отырысында

№1 бұйрықпен бекітілді

қолданбалы химия кафедрасы

№ 12 зертханалық жұмыс