Politechnika Opolska Kierunek: Budownictwo W1C4P7 Rok akademicki : 2008/09	Korozyjność stali	05.06.2009
Ćwiczenie laboratoryjne I		Ocena:

Celem ćwiczenia laboratoryjnego było sprawdzenie oddziaływania kwasów dwumolowych( siarkowego [H₂SO₄],solnego [HCl] i azotowego [HNO₃]) na metale: Miedź(Cu), Cynk(Zn), Aluminium(Al.), Żelazo(Fe) a następnie na podstawie reakcji określenie które z kwasów działają szkodliwie na poszczególne metale.

KOROZJA METALI

Korozja (def.) - jest to stopniowe niszczenie tworzyw metalowych i niemetalowych pod wpływem chemicznego i elektrochemicznego oddziaływania z środowiskiem gazowym lub ciekłym w wyniku którego zmieniają się stan i właściwości niszczonego tworzywa.

W przypadku metali rozróżnia się korozję:

• Chemiczną

• Elektrochemiczną

Korozja chemiczna - metali następuje w wyniku działania suchych gazów lub cieczy nie przewodzących prądu elektrycznego.

Przykładem korozji chemicznej może być działanie tlenu na metale w podwyższonej temperaturze w rezultacie którego na powierzchni metalu powstaje warstwa tlenku utlenianie metalu do jego tlenków nie zawsze jest procesem szkodliwym.

Jeżeli warstwa tlenku jest dostatecznie zwarta i mocno związana z powierzchnią metalu chroni ona (pasywuje) metal przed dalszym utlenianiem.
Glin jak wynika z jego położenia w szeregu napięciowym metali jest metalem nieszlachetnym, jednak ten metal i jego stopy odznaczają się w środowisku obojętnym dużą odpornością na korozję wynikającą z utworzenia się pasywnej trudnorozpuszczalnej warstwy tlenku AlOOH Podobne tlenkowe warstewki ochronne tworzy Cynk Chrom i Nikiel.
Do korozji chemicznej zalicza się także czernienie przedmiotów srebrnych na powietrzu Głównym składnikiem ciemnego nalotu jest siarczek srebra powstający w reakcji srebra ze związkami siarki zawartymi w powietrzu.

Korozja elektrochemiczna - jest spowodowana oddziaływaniem na metal roztworów przewodzących (elektrolitów).
Korozja elektrochemiczna jest najbardziej powszechnym rodzajem korozji Należy do niej powszechnie spotykane zjawisko korozji atmosferycznej która spowodowana jest działaniem na metale wilgotnego powietrza i zawartych w nim zanieczyszczeń.
Korozja elektrochemiczna powstaje wskutek działania krótkozwartych ogniw na styku metalu z elektrolitem, ogniwa te powstają w rezultacie niejednorodności chemicznej (lub fizycznej) metalu np. na styku różnych metali bądź wskutek niejednorodności krystalicznej w strukturze metalu.

Korozja metali najczęściej objawia się poprzez powierzchniowe ubytki metalu (plamy i wżery) bądź przez obniżenie wytrzymałości metali.

CYNK, MIEDŹ, ALUMINIUM, ŻELAZO JAKO METALE POWRZECHNIE UŻYWANE W BUDOWNICTWIE

CYNK:

Najważniejsze zastosowanie technologiczne cynku to pokrywanie nim blach stalowych (stal ocynkowana), w celu uodpornienia na korozję. Cynk jest też składnikiem wielu stopów, zwłaszcza z miedzią (mosiądz, brąz, tombak)

Cynk z domieszką tytanu jest jednym z najtrwalszych metali, z których wykonuje się w Polsce systemy odwodnienia. Nie konserwowana blacha cynkowo0tytanowa - zachowuje dobrą jakość przez 80, a nawet 120 lat.

MIEDŹ:

Najpopularniejszym wyrobem z tego metalu jest blacha miedziana,

której trwałość szacuje się na 100-300 lat.

ALUMINIUM:

Atrakcyjność aluminium dla budownictwa wiąże się z łatwością estetycznego wykończenia wykonywanych z niego wyrobów. Kształtowniki aluminiowe i blachy mogą być pokrywane nowoczesną i ekologicznie bezpieczną metodą malowania poliestrowego lub anodowania.

Zastosowanie tego metalu w budownictwie jest szerokie i co najważniejsze tańsze niż wykorzystywanie np. stopy metali.

Np. Aluminium EN AW-2017A—PA6 charakteryzuje się wysoką wytrzymałością na obciążenia, średnio odporne na korozję. Zastosowanie znajduje w obciążonych elementach budowlanych.

Inne zastosowanie w budownictwie: izolacje, elementy dekoracyjne, obicia drzwi garażowych, wypełnienia płaskich przestrzeni w konstrukcjach budowlanych, półfabrykaty na okna, drzwi, sufity, kształtowniki, blachy, elementy ścian osłonowych, różnego rodzaju akcesoria.

ŻELAZO:

Stosowane w budownictwie przede wszystkim jako składnik stali, produkcji pigmentów i żeliwa.

PRZEBIEG ĆWICZENIA LABORATORYJNEGO

W 12 probówkach znajdowały się następujące substancje: Cu, Zn, Al, Fe ( po 3 próbówki dla każdego metalu)

Każdy metal w próbówce poddawaliśmy na działanie kwasów: H₂SO₄, NaCl HNO₃.

Niektóre reakcje zachodziły zbyt wolno, z tego powodu przyspieszyliśmy daną reakcje podgrzewając próbówki.

Do podwyższenia temperatury użyliśmy palnika gazowego.

Wyniki z poszczególnych obserwacji zostały umieszczone poniżej:

REAKJCA MIEDZI Z:	REAKCJA SWOBODNA	REAKCJA POD WPŁYWEM WYSOKIEJ TEMPERATURY
Kwasem siarkowym [H2SO4],	Brak reakcji	Kwas wrze z miedzą nic się nie dzieje.
Kwasem solnym [HCl]			Zmienia się nieznacznie barwa, substancja mętnieje, wydziela się gaz, reakcja zachodzi powoli.
Kwasem azotowym [HNO3]			Wydziela się piana w kolorze turkusowym(patyna), pojawia się żółtawy osad na ściankach, miedź nie zmienia barwy.

REAKJCA CYNKU Z:	REAKCJA SWOBODNA	REAKCJA POD WPŁYWEM WYSOKIEJ TEMPERATURY
Kwasem siarkowym [H2SO4],	Widoczne bąbelki, reakcja zachodzi powoli.	Widoczne bąble, wydziela się gaz \reakcja zachodzi.
Kwasem solnym [HCl]			Zachodzi reakcja, wydziela się gaz.
Kwasem azotowym [HNO3]	Zaobserwowane niecałkowite rozpuszczenie materiału (korozja)	Wydzielanie się gazu o kolorze brązowym, cały materiał ulega korozji.

REAKJCA ALUMINIUM Z:	REAKCJA SWOBODNA	REAKCJA POD WPŁYWEM WYSOKIEJ TEMPERATURY
Kwasem siarkowym [H2SO4],	Powstaje zawiesina reakcja praktycznie nie zachodzi.	Wrzenie kwasu -, widoczna piana o kolorze białym.
Kwasem solnym [HCl]	Zmętnienie, pienienie\ po pewnym czasie zmętnienie , widoczna ciecz o kolorze czarnym	Zauważalna grafitowa ciecz, szybkie utlenianie, reakcja jest burzliwa.
Kwasem azotowym [HNO3]	Brak zaobserwowanej reakcji	Powolne zmiany pod wpływem temperatury\ wrzenie kwasu - wydziela się gaz, mętnienie, zmiana barwy na szarą.

REAKJCA ŻELAZA Z:	REAKCJA SWOBODNA	REAKCJA POD WPŁYWEM WYSOKIEJ TEMPERATURY
Kwasem siarkowym [H2SO4],	Reakcja przebiega powoli.	Wydziela się gaz, reakcja zachodzi burzliwie, widoczne pienienie.
Kwasem solnym [HCl]	Reakcja zachodzi powoli.	Zmiana barwy na zielonkawy, widoczne pienienie, reakcja zachodzi burzliwie,
Kwasem azotowym [HNO3]	Reakcja zachodzi powoli, po czasie powstaje olej koloru oliwkowego, widoczny rdzawy nalot na ściankach.	Podgrzanie - korozja całkowita, wydziela się żółty dym, reakcja zachodzi burzliwe. Wrzenie kwasu - zmiana koloru na żółty>pomoarńcz>brąz.

Po wykonaniu doświadczeniu możemy określić które z metali korodują i pod wpływem poszczególnych kwasów i pod wpływem jakich czynników.

Zapis poszczególnych reakcji:

CYNK

Zn + H₂SO₄ ZnSO₄ + H₂ ↑

Zn + 2HCl ZnCl₂ + H₂ ↑

Zn + 2HNO₃ Zn(NO₃)₂ + H₂ ↑

ALUMINIUM

2Al + 6HCl 2AlCl₃ + 3H₂ ↑

Reszta reakcji nie zachodzi.

ŻELAZO

Fe + H₂SO₄ FeSO₄ + H₂ ↑

Fe + 2HCl FeCl₂ + H₂ ↑

Fe + 2HNO₃ Fe(NO₃)₂ + H₂ ↑

---