Protokół

z ćwiczenia 5-korozja metali I

Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska Budownictwo-Magisterskie	Łukasz Nijaki	data wykonania ćwiczenia: 18. 01. 2000
Grupa II	prowadzący: magister Joanna Rychłowska	godz. 8.15

PRZEBIEG DOŚWIADCZENIA:

Ćwiczenie składało się z trzech części:

1. rdzewienie żelaza

-należało przygotować 200 ml roztworu o składzie 3 % NaCl i 0,3 % H₂O₂ przez zmięszanie równych objętości 6% NaCl i 0,6% H₂O₂. Otrzymany roztwór rozlaliśmy do dwóch zlewek. W jednej umieściliśmy płytkę ze stali nierdzewnej, a w drugiej ze stali zwykłej.Płytki przed doświadczeniem powinny być odpowiednio wyczyszczone, odtłuszczone metanolem i osuszone. Należało je również zważyć z dokładnością do 0,001g i umieścić w przygotowanych roztworach na okres 45 min.Po tym czasie należało je znów osuszyć bibułą i zważyć.

2. wykonanie tlenowego ogniwa stężeniowego:

-w tej części należało na osuszoną papierem ściernym i odtłuszczoną w metanolu płytkę ze stali zwykłej nanieść kroplę wzkaźnika ferrykslylowego i obserwować zachodzące zmiany barwy w kropli.

3. Wyznaczanie potencjałów elktrod (Fe, Cu, Ni, Al )

Po mechanicznym oczyszczeniu i odtłuszczeniu płytek Fe, Cu, Ni, Al należało zbudować z nich i z elektrody kalomelowej ogniwo. Zbadać SEM zbudowanych ogniw. Mierzyć potencjał co 15 sekund od czasu zanurzenia elektrod w roztworze 3% NaCl w czasie 4 minut.

ANALIZA ĆWICZENIA:

a) Celem doświadczenia była obserwacja zmian na płytce od chwili zanurzenia w roztworze przez okres 45 minut. Z powodu braku czasu czas ten został skrócony do 40 minut. Płytka ze stali nierdzewnej nie zmieniła swego wyglądu przez cały czas trwania doświadczenia, natomiast płytka ze stali zwykłej pokryła się częściowo brunatnym nalotem już po kilku chwilach od zanurzenia. Obszar nalotu powiększał się, by po ok. 40 min. pokryć się nalotem w całości (barwa nie była jednakowa na całej powierzchni).

	waga przed zanurzeniem do roztworu	waga po wyjęciu z roztworu
stal zwykła	13,199 g	13,184 g
stal nierdzewna	15,662 g	15,653 g

b) Po kilku minutach na obrzeżach kropli wystąpiło zabarwienie malinowe, z kolei wnętrze kropli zabarwiło się na niebiesko. Po osuszeniu płytki, w miejscu gdzie znajdowała się kropla, powstał pierścień o brunatnym kolorze.

c) W trzeciej części badaliśmy SEM ogniw. Wyniki zestawiłem w tabeli:

Czas (s)	Cu	Ni	Al	Fe
15	0,127	0,137	0,448	0,021
30	0,128	0,156	0,439	0,021
45	0,127	0,167	0,437	0,042
60	0,125	0,174	0,435	0,054
75	0,124	0,179	0,435	0,057
90	0,124	0,184	0,431	0,064
105	0,124	0,187	0,430	0,068
120	0,124	0,190	0,428	0,070
135	0,122	0,193	0,428	0,073
150	0,122	0,195	0,430	0,076
165	0,122	0,197	0,434	0,079
180	0,121	0,198	0,434	0,080
195	0,121	0,196	0,431	0,082
210	0,120	0,198	0,435	0,084
225	0,120	0,200	0,432	0,088
240	0,119	0,200	0,432

CEL DOŚWIADCZENIA:

OPRACOWANIE WYNIKÓW:

WNIOSKI:

4. Wnioski:

a) Płytka ze stali nierdzewnej nie uległa korozji. Ubytek masy, który wykazało ważenie wynikać będzie z przejścia pewnej ilości jonów do elektrolitu: Fe→Fe²⁺ + 2e.

Płytka ze zwykłej stali w skutek przebywania w agresywnym środowisku - o dużym stężeniu O₂ uległa korozji. Odnotowana zwiększona masa płytki wynika z osadzenia się rdzy na powierzchni płytki. Zaszły następujące reakcje:

Na anodzie: Fe→Fe²⁺ + 2e.

Na katodzie: 2H₂O₂→2H₂O+O₂

2H₂O +O₂+4 e→ 4 OH^-

W elktrolicie: NaCl →Na+ + Cl^-

W elektrolicia zaszły również reakcje powstawania rdzy:

2OH^- + Fe²⁺ → Fe(OH)₂

2Fe(OH)₂ + O₂ + (n-2)H₂O → Fe₂O₃ . n H₂O

b) Na płytce, w miejscu, gdzie nanieśliśmy kroplę, powstało ogniwo stężeniowe w skutek czego zaczął przebiegać proces korozji. Na obrzeżach zaszedł proces katodowy:

¹/₂ O₂ + H₂O + 2e → 2 OH^-

Jony OH- spowodowały malinowe zabarwienie fenoloftaleiny wchodzącej w skład wskaźnika ferroksylowego.

Na anodzie zaszła następująca reakcja:

Fe→Fe²⁺ + 2e

Z kolei w elektrolicie doszło do wytrącenia rdzy wg reakcji:

2OH^- + Fe²⁺ → Fe(OH)₂

2Fe(OH)₂ + O₂ + (n-2)H₂O → Fe₂O₃ . n H₂O

W miejscu, gdzie spotykały się jony Fe²⁺ i OH- między anodą a katodą w strefie pośredniej strącał się osad, co prowadziło do powstawania zaobserwowanego brunatnego pierścienia.

c) po zestawieniu otrzymanych wyników sporządziłem wykres:

---