korozja chemia cw, chemia


Budownictwo 11.05.2007r

Grupa I

Zespół 3

Marta Dąbrowska

Wioletta Chwiej

Bartosz Burdzy

Ćwiczenie nr 4

„Korozja metali”

Korozją określa się zjawisko niszczenia materiałów pod wpływem działania otaczającego je środowiska (atmosfery, opadów, wód), jak i czynników technologicznych uwalnianych do atmosfery w wyniku działalności człowieka. Są nimi tlenki siarki, azotu, dwutlenek węgla, kurz, itp. oraz wszelkiego rodzaju chemikalia. Najczęściej zjawisko korozji odnosimy do metali i ich stopów, jednakże dotyczy ono również tworzyw niemetalowych, takich jak beton, materiały ceramiczne, tworzywa sztuczne, itp. Korozja rozpoczyna się zwykle zmianami zaatakowanej powierzchni, a następnie postępuje w głąb, niszcząc substancje najbardziej podatne na korozję. Produkty korozji tworzą czasami warstwę pasywną chroniącą przed dalszym rozkładem, w innych zaś przypadkach mogą być kolejnym czynnikiem powodującym korozję.

Korozja chemiczna polega na bezpośrednim ataku czynnika korozyjnego na metal lub stopy i charakteryzuje się tym, że przez metal podczas reakcji z czynnikiem korozyjnym (utleniaczem) nie przepływa prąd elektryczny. Wymiana elektronów między metalem a utleniaczem przebiega w środowisku nie wykazującym przewodnictwa jonowego.

Korozja elektrochemiczna jest najbardziej rozpowszechnionym rodzajem korozji z jakim spotykamy się codziennie. Powstaje ona w środowisku wilgotnym i ma mechanizm elektrochemiczny, który polega na tworzeniu się lokalnych ogniw korozyjnych na powierzchni metalu. W każdym przypadku istotnym składnikiem tych ogniw jest roztwór elektrolitu, który powstaje w wyniku rozpuszczenia w wodzie takich substancji jak tlen, dwutlenek węgla, dwutlenek siarki, tlenki azotu i inne. W przypadku deszczu lub konstrukcji ukrytych pod wodą na powierzchni metalu pojawia się nieskończona ilość takich ogniw korozyjnych a cała powierzchnia przykryta jest warstwą wody.

Istnieje wiele rodzajów korozji:

Szereg napięciowy metali (inaczej szereg elektrochemiczny, szereg aktywności metali) to zestawienie pierwiastków chemicznych o własnościach metalicznych, według ich potencjału standardowego E0. Punktem odniesienia dla tego zestawienia jest elektroda wodorowa, której potencjał standardowy przyjmuje się umownie za zero.

Praktyczne znaczenie szeregu napięciowego metali wynika z faktu, że metal bardziej aktywny wypiera (poza niektórymi wyjątkami) metal mniej aktywny z roztworu jego soli, zaś dobrą miarą aktywności chemicznej metali jest ich potencjał standardowy.

Szereg ważniejszych metali uporządkowany w kierunku wzrostu potencjału i zarazem spadku aktywności do tworzenia kationów:

Li K Na Ca Mg Al Zn Cr Fe Cd Co Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Au

Ochrona przed korozją:

* niemetaliczne powłoki ochronne

* metaliczne powłoki ochronne z metali o niższym od żelaza potencjale standardowym

* metaliczne powłoki ochronne z metali o wyższym od żelaza potencjale standardowym

* ochrona katodowa

* ochrona protektorowa

* dodawanie inhibitorów

Część doświadczalna

Doświadczenie 1.

Na dokładnie oczyszczoną i odtłuszczoną blaszkę stalową lub żelazną nanosimy kroplę wody i pozostawiamy w spokoju. Po upływie godziny oglądamy kroplę przez lupę i ścieramy kroplę z blaszki za pomocą bibuły. Na wilgotne miejsce na bibule dodajemy kroplę rozcieńczonego HNO3 i krople roztworu rodanku potasowego KSCN -odczynników dających czerwone zabarwienie w obecności jonów żelaza trójwartościowego.

Większe stężenie tlenu przy powierzchni roztworu powoduje, że na obrzeżu kropli zachodzi proces redukcji, natomiast w części centralnej, tam gdzie stężenie tlenu jest mniejsze, przebiega korozja.

Na powierzchni płytki zauważyć można osad, który powstał na skutek połączenia się jonów żelaza z jonami OH-

Fe2+ + OH- Fe(OH)2

Wodorotlenek żelaza (II) ulega utlenieniu zgodnie z reakcją:

2Fe(OH)2 +H2O+0,5 O22Fe(OH)3

Po dodaniu kropli rozcieńczonego HNO3 i kropli rodanku potasu bibuła zabarwiła się na czerwono, co świadczy że kropla zawierała jony żelaza trójwartościowego.

Fe3+ + 3KSCN Fe(KSCN)3

Doświadczenie 2.

1. W dwóch małych zlewkach umieszczamy: oczyszczony gwóźdź żelazny owinięty folią miedzianą, zaś w drugiej- podobny gwóźdź owinięty blaszką cynkową. Do obu zlewek nalewamy rozcieńczony roztwór żelazocyjanku potasowego K4[Fe(CN)6] zakwaszonego paroma kroplami stężonego kwasu siarkowego i mieszamy co parę minut.

2. Przygotowujemy trzy probówki z rozcieńczonym roztworem żelazicyjanku.

Do I dodajemy roztwór zawierający jony Cu2+

Do II roztwór zawierający jony Fe3+

Do III roztwór zawierający jony Zn2+

Obserwacje:

Przed włożeniem gwoździ owiniętych w blaszki do roztworów, blaszka cynkowa była srebrna zaś blaszka miedziana brązowo-ruda.

Po około 15 minutach obserwujemy że gwóźdź, który owinięty był blaszką cynkową nie zabarwił się (został praktycznie nienaruszony), a na blaszce powstał pomarańczowy (rudawy) osad.

Gwóźdź z blaszką miedzianą zabarwił się na niebieskawy kolor, blaszka miedziana nie została zabarwiona.

Po upływie ½ godz. żelazicyjanek potasowy, w której znajduje się gwóźdź z blaszką cynkową stał się zielony, osad na gwoździu zielono-niebieski zaś blaszka nadal pokryta pomarańczowym osadem.

Żelazicyjanek potasowy w zlewce z gwoździem z blaszką miedzianą stał się zielono-brązowy, na gwoździu niebiesko-czarny osad, a blaszka nie uległa zmianie.

W przypadku zlewki z blaszką cynkową mamy do czynienia z ogniwem w którym żelazo jest katodą a cynk anodą. Utlenieniu ulega cynk chroniąc przy tym żelazo przed korozją, zaś redukcji ulega żelazo

utlenienie Zn-2e Zn2+

W zlewce z blaszką miedzianą postać katody przyjmuje miedź i na powierzchni drutu miedzianego zachodzi redukcja, zaś elektrodą ujemną jest żelazo i ulega utlenieniu

utlenienie Fe-2e Fe2+

W drugiej części doświadczenia zauważamy że w probówce z Cu2+ kolor zmienił się na brunatny z osadem.

W probówce z Fe3+ roztwór stał się błękitny a na dnie pojawił się osad granatowego koloru.

W probówce z Zn2+ roztwór stał się ciemnozielony a na dnie pojawił się biały osad.

2Cu2+ + Fe(CN)64- Cu2[Fe(CN)6]

4Fe3++3Fe(CN)64- Fe4[Fe(CN)6]3

2Zn2+ + Fe(CN)64- Zn2[Fe(CN)6]

Doświadczenie 3.

Do dwóch probówek wrzuciliśmy po jednej małej granulce cynku. Do obu nalaliśmy tą samą objętość roztworu kwasu siarkowego(VI). Do jednej z probówek ponadto dodajemy parę kropel rozcieńczonego roztworu siarczanu (VI) miedzi(II).

W probówce z cynkiem gdzie dodaliśmy CuSO4 , w którym jest zanurzona granulka cynku zmienia barwę z błękitnej na bezbarwną. Granulka cynku poddaje się reakcji i pojawia się na niej ciemnobrązowy osad- czyli rdza.

2Zn+H2SO4+CuSO42ZnSO4+Cu+H2

W probówce z H2SO4 roztwór ma kolor błękitny. Na początku reakcja zachodzi wolniej niż w drugiej probówce, lecz w miarę upływu czasu- szybciej. Z cynku wydziela się gaz H wodór ze względu na standardowy potencjał. Cynk wypiera wodór z jego soli ponieważ metal o niższym potencjale (Zn) wypiera metal o wyższym potencjale. Cynk nie rozpuścił się całkowicie- tylko do momentu kiedy w roztworze zabraknie jonów H .

Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2

Zn + 2H -- Zn + H

W probówce z CuSO4 reakcja zachodzi gwałtownie i po krótkim czasie zaczyna pokazywać się ciemnobrązowy osad- rdza, natomiast w probówce drugiej reakcja na początku zachodzi powoli dopiero pod koniec zaczyna zachodzić szybciej.

Cynk wolno roztwarza się w rozcieńczonych kwasach solnym i siarkowym, dopiero obecność metali bardziej szlachetnych jak np. miedzi, przyspiesza gwałtownie reakcje. Jest to spowodowane tym, że metale mające niższy potencjał wypierają wodór z jego soli (niższy potencjał = bardziej aktywne). Dlatego też reakcja z dodatkiem siarczanu(VI)miedzi(II) przebiegała szybciej i gwałtowniej niż reakcja bez dodatku CuSO4.

Doświadczenie 4.

Blaszkę aluminiową oczyszczoną papierem ściernym zwilżyliśmy roztworem soli rtęciowej. Po ok. 2 minutach wycieramy wilgotne miejsce na blaszce do sucha.

Po chwili na miejscu kropli tworzą się biało-szare strzępki (amalgamat), które „rosną” w górę. W wyniku reakcji dwóch metali, wilgoci i tlenu powstaje amalgamat:

Al+Hg+2H2O+O2AlHg(OH)4

Glin jest metalem nieszlachetnym, lecz w warunkach środowiska obojętnego oznacza się wysoką odpornością na korozje. Wynika to z utworzenia się pasywnej trudno rozpuszczalnej warstwy tlenku.

Glin jest metalem o dużej aktywności chemicznej i w związku z tym powinien reagować gwałtownie z tlenem i wodą - podobnie jak np. sód.

W rzeczywistości pokrywa się na powietrzu warstewką tlenkową o znacznej odporności chemicznej, która zabezpiecza metal przed dalszym utlenianiem.

Warstewki otrzymywane sztucznie w drodze anodowego utleniania są bardziej odporne niż powstające naturalnie na powietrzu i zapewniają dobra odporność korozyjną w zakresie pH 4-9.

Stwierdzono, że na początku procesu utleniania anodowego powstaje cienka, zwarta i twarda warstewka zaporowa o strukturze hydrargilitu (Al2O3•3H2O), na której narastają sześciokątne słupy o strukturze plastra miodu.



Wyszukiwarka

Podobne podstrony:
sprawko korozja, chemia pwr
Piperyna sprawko PŁ, chemia produktów naturalnych, ćw. 5 PIPERYNA
Ćw.1 Wybrane reakcje chemiczne przebiegające w roztworach wodnych ćwiczenie 1, Chemia ogólna i żywno
Korozja metali, Energetyka, Chemia
Korozja betonu, budownictwo pk, sem 1, chemia
cw 2 czesc dosw SS, Szkoła, Chemia
chemia fizyczna wykłady, sprawozdania, opracowane zagadnienia do egzaminu Sprawozdanie ćw 7 zależ
Chemia Cw pomoc
chemia kliniczna cw 1 2011 id Nieznany
cw 7 wstęp, chemia środowiska
Ćw.ch.3, Szkoła, penek, Przedmioty, Chemia, Laboratoria
KOROZJA1, Szkoła, penek, Przedmioty, Chemia, Laboratoria
ćw 10 GM, chemia fizyczna I, chemia fizyczna I
Nierganiczna cw teoria, semestr 1, Chemia, Nieorganiczna teoria
instrukcja cw 1, II rok, II semestr, Chemia wody i powietrza
Fizyczna ćw 4, fizyczna, chemia fizyczna, Fizyczna, CH. FIZYCZNA, laborki sprawozdania fizyczna
chem org ćw 6 synteza aspiryny, chemia, organiczna, sprawozdania 2010
Korozja metali, technologia chemiczna, chemia fizyczna, srawozdania
korozja bet, PK, CHM -Chemia budowlana, chemiaa

więcej podobnych podstron