Weronika Hejko IW

Sprawozdanie nr 4

Korozja chemiczna i elektrochemiczna metali

• Wstęp teoretyczny

Korozji (niszczeniu) pod wpływem czynników chemicznych i elektrochemicznych podlegają metale nieszlachetne i ich stopy. Metal powraca tym samym do swojego stanu pierwotnego- postaci rudy.

Korozję chemiczną odróżnia od elektrochemicznej brak przepływu prądu elektrycznego. Korozję chemiczną powodują suche substancje gazowe oraz ciekłe nieelektrolity stykające się z powierzchnią metalu, koroduje ona w sposób równomierny. Przykładem korozji chemicznej może być np. zendrowanie żelaza- powstanie warstwy tlenków żelaza na żelazie.

Korozja elektrochemiczna zajdzie natomiast pod wpływem roztworów elektrolitów przy warunkach umożliwiających przepływ ładunku, w tym na przykład: niejednorodności naprężeń, struktury, składu chemicznego metalu, jak również kontaktu różnych metali. Dojść może do istotnego pogorszenia właściwości wytrzymałościowych metalu.

Proces korozji można znacznie spowolnić, przy użyciu substancji nazywanych inhibitorami. Przylegają one do metalu, tworząc warstwę ochronną.

• Przebieg ćwiczenia i wyniki:

Uczestnicy zajęć wykonywali różne zadania, zależnie od grupy do której przynależeli. Autor sprawozdania wykonywał ćwiczenie 5.6- Badanie przyrostu zendry,5.8.-Korozje elektrochemiczna rdzewienie żelaza w tlenowych ogniwach stężeniowych i 5.11- Ochronne działanie inhibitorów korozji- z użyciem skrobi.

BADANIE PRZYROSTU ZENDRY

Za pomocą papieru ściernego, oczyszczono blaszkę żelaza. Odtłuszczono bibułą. Zważono.

Waga blaszki Fe: 15,1565 g

Powierzchnia blaszki Fe A= 16,2 cm2

Blaszkę ogrzewano w płomieniu palnika gazowego w temperaturze czerwonego żaru przez kilka minut. Blaszka ściemniała, co jest wynikiem pokrycia zendrą, tzn. różnymi tlenkami żelaza, w większości Fe3O4 (MFe3O4=231,53g, d=5.18g/cm3)

Blaszkę poddano ostudzeniu w eksykatorze. Po wyjęciu, zważono.

Masa blaszki Fe po ogrzewaniu: 15,1617 g.

Przyrost masy Δm= 0,0052 g.

Grubość warstwy zendry:

X= Δm* MFe3O4/ (A*d*2*MO2)=0,0052*231,53/ (16,2*5.18g/cm3*32)=4,5*10^-4cm.

KOROZJA KROPLOWA

Na oczyszczoną żelazną blaszkę wprowadzono 3%NaCl z dodatkiem wskaźnika ferroksylowego, umożliwiającego obserwację zmian, których czas wynosił pół godziny.

Obszar w środku kropli stał się jasnoniebieski, a jego obrzeża fioletowe.

Niejednorodność warunków na powierzchni metalu pod względem dopływu powietrza, może zachodzić przy udziale elektrolitu-NaCl. Na materiale powstają tzw. tlenowe ogniwa stężeniowe, które prowadzą do korozji elektrochemicznej.

Miejsce w środkowej części kropli, gdzie występuje obszar anodowy, koroduje:
Fe - 2e- = Fe2+ z przejściem jonów żelaza do roztworu

Obrzeża kropli są natomiast anodowe, dociera tam więcej tlenu i dochodzi do redukcji gazu:

O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-

W obszarze pomiędzy dwoma powstałymi elektrodami, jony z obu reakcji wchodzą w kontakt z powstaniem wodorotlenku żelaza, który staje się rdzą.

BADANIE WPŁYWU DODATKU SKROBI NA KOROZJĘ ŻELAZNEJ BLASZKI

Żelazną blaszkę umieszczono w zestawie pomiarowym wg Akimova; na szklanej podstawce, szczelnie zamkniętą od góry lejkiem połączonym z biuretą, w zlewce. Zlewkę napełniono 10% H₂SO₄. Otworzono kranik biurety i zassano kwas do poziomu rozpoczęcia skali biurety. Wysokość poziomu cieczy odnotowywano co 5 min przez 60 min. Próbę prowadzono również z dodatkiem 10 ml skrobi.

Wysokość słupa cieczy posłużyła do obliczenia ciśnienia cząstkowego wodoru (pH2), który z kolei był niezbędny do obliczenia moli tegoż, z czego możliwym już stało się określenie masy skorodowanego żelaza ΔmFe.

Wyniki:

KOROZJA BEZ INHIBITORA:

ciśnienie cząstkowe wodoru Ph2:
Ph2= p - pH2O - 10^-1 * h * dH2SO4
p - ciśnienie atmosferyczne -		1013.25	{hPa]
pH2O - ciśn. pary wod. nad roztw. kwasu -		30.17	[hPa]
h - wysokosc słupa cieczy w biurecie [cm]
dH2SO4 - gęstość roztworu kwasu siarkowego	1.066	[g*cm-3]
g - przyspieszenie ziemskie -		9.81	[m/s2]
p - powierzchnia blaszki -		19.4	[cm2]	w ćwiczeniu bez inhibitora
p - powierzchnia blaszki -		14.8	[cm2]	w ćwiczeniu z inhibitorem

KOROZJA Z INHIBITOREM:

Powyższy wykres, sporządzony na podstawie wyników tabeli, obrazuje skuteczność inhibitora, która obliczeniowo wyznaczona została w sposób następujący:

Skuteczność działania inhibitora:
				=	31.77

Inhibitor w sposób znaczący spowalnia reakcję korozji, mitygując prędkość zniszczenia aż o 1/3.