Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska |
Bartosz Skowroński |
data wykonania ćwiczenia: 19. 01. 2004 |
BDZ-22 |
prowadzący: |
godz. 8.00 |
KOROZJA METALI I
Wykonanie oksydacyjnego ogniwa stężeniowego:
Na oczyszczoną papierem ściernym i odtłuszczoną w metanolu płytkę ze stali zwykłej nanieśliśmy kilka kropel wskaźnika ferroksylowego. Jedna z kropel zabarwiła się na kolor niebieski co świadczy o obecności jonów Fe 2+ . Tam gdzie stężenie jonów jest większe powstaje mikro-katoda , a tam gdzie stężenie O2 jest najmniejsze powstaje mikro-anoda. Na mikro-katodzie powstaje trudno rozpuszczalny Fe(OH)2 , natomiast na mikro-anodzie powstaje mikro-wżer korozyjny. Na mikro anodzie powstaje reakcja utleniania żelaza:
Fe 2+ - ē = Fe 3+
Na mikro anodzie powstaje reakcja redukcji:
½ O2 + H2O + 2 ē 2OH -
W rekcji odbierane są wolne elektrony i wykorzystywane do redukcji:
Fe 2+ + 2OH - = Fe (OH)2
Fe(OH)2 + ½ O2 + (n-2) H2O Fe2O3 + n H2O
W ten sposób powstaje trudno rozpuszczalny osad.
Przebieg ćwiczenia:
Przygotowuje 200 ml roztworu o składzie 3% NaCl i 0,3% H2O2 przez zmieszanie równych objętości 6% NaCl i 0,6% H2O2. Otrzymany roztwór rozlewam do dwóch zlewek. Następnie jedną płytkę ze stali zwykłej i jedną płytkę ze stali nierdzewnej oczyszczam papierem ściernym, odtłuszczam, opłukuję woda destylowaną, osuszam bibułką i umieszczam w przygotowanych roztworach na okres 45 min. Obserwuje zmiany zachodzące na powierzchni płytek i zapisuje zachodzące reakcje.
Na oczyszczoną papierem ściernym i odtłuszczoną płytkę ze stali zwykłej nanoszę kilka kropel wskaźnika ferroksylowego i obserwuję zachodzące zmiany barwy w kroplach. Wskaźnik ferroksylowy jest mieszaniną dwóch wskaźników: do wykrywania jonów Fe 2+ - zabarwia się na niebiesko; do wykrywania jonów OH - - zabarwia się na malinowo.. Zapisuję odpowiednie reakcje przebiegające w tlenowym ogniwie stężeniowym.
Na mikro anodzie powstaje reakcja utleniania żelaza:
Fe 2+ - ē = Fe 3+
Na mikro katodzie powstaje reakcja redukcji:
½ O2 + H2O + 2 ē 2OH -
W rekcji odbierane są wolne elektrony i wykorzystywane do redukcji:
Fe 2+ + 2OH - = Fe(OH)2
Fe(OH)2 + ½ O2 + (n-2) H2O Fe2O3 + n H2O
W ten sposób powstaje trudno rozpuszczalny osad.
Po mechanicznym oczyszczeniu i odtłuszczeniu płytek: Fe, Cu, Ni i Al. buduję z nich
kolejno i z elektrody kalomelowej ogniwo:
SEM zbudowanych ogniw mierzyliśmy, co 15 sek. licząc od momentu zanurzenia elektrod w roztworze 3% NaCl w czasie 4 minut.
czas |
Al |
Ni |
Cu |
Fe |
15sek |
0,506 |
0,003 |
-0,037 |
0,125 |
30sek |
0,506 |
0,008 |
-0,036 |
0,169 |
45sek |
0,506 |
0,018 |
-0,036 |
0,189 |
60sek |
0,504 |
0,022 |
-0,036 |
0,199 |
75sek |
0,504 |
0,025 |
-0,039 |
0,208 |
90sek |
0,503 |
0,029 |
-0,036 |
0,216 |
105sek |
0,503 |
0,033 |
-0,035 |
0,223 |
120sek |
0,504 |
0,034 |
-0,035 |
0,228 |
135sek |
0,500 |
0,035 |
-0,035 |
0,233 |
150sek |
0,501 |
0,036 |
-0,034 |
0,237 |
165sek |
0,501 |
0,029 |
-0,035 |
0,240 |
180sek |
0,502 |
0,038 |
-0,036 |
0,244 |
195sek |
0,498 |
0,038 |
-0,034 |
0,246 |
210sek |
0,502 |
0,040 |
-0,034 |
0,249 |
225sek |
0,502 |
0,041 |
-0,034 |
0,252 |
240sek |
0,499 |
0,042 |
-0,034 |
0,254 |
E - potencjał normalny metali
E1 - potencjał elektrody dodatniej
E2 - potencjał elektrody ujemnej
EL - potencjał elektrody kalomelowej
Al.
Początek doświadczenia: E=0,506V 0,506=E1-0,242 E1=0,748V
Koniec doświadczenia: E=0,499V 0,499=E1-0,242 E1=0,741V
Ni
Początek doświadczenia: E=0,003V 0,003=E1-0,242 E1=0,245V
Koniec doświadczenia: E=0,042V 0,042=E1-0,242 E1=0,284V
Cu
Początek doświadczenia: E=-0,037V -0,037=E1-0,242 E1=0,205V
Koniec doświadczenia: E=-0,034V -0,034=E1-0,242 E1=0,208V
Fe
Początek doświadczenia: E=0,125V 0,125=E1-0,242 E1=0,347V
Koniec doświadczenia: E=0,254V 0,254=E1-0,242 E1=0,496V
2