Prepararea și proprietățile chimice ale metalelor. Coroziune. „Proprietățile generale ale metalelor Interacțiunea metalelor cu soluțiile apoase de alcalii

Coroziunea chimică este un proces care constă în distrugerea metalului atunci când interacționează cu un mediu extern agresiv. Tipul chimic al proceselor de coroziune nu are nicio legătură cu efectele curentului electric. Cu acest tip de coroziune are loc o reacție oxidativă, în care materialul distrus este în același timp un reducător de elemente de mediu.

Clasificarea tipurilor de medii agresive include două tipuri de distrugere a metalelor:

• coroziunea chimică în lichide neelectrolitice;
• coroziunea gazelor chimice.

Coroziunea gazelor

Cel mai comun tip de coroziune chimică, coroziunea gazoasă, este un proces de coroziune care are loc în gaze la temperaturi ridicate.

Această problemă este tipică pentru funcționarea multor tipuri de echipamente și piese tehnologice (fittinguri pentru cuptor, motoare, turbine etc.). În plus, la prelucrarea metalelor sub presiune ridicată se folosesc temperaturi ultra-înalte (încălzire înainte de laminare, ștanțare, forjare, procese termice etc.).

Particularitățile stării metalelor la temperaturi ridicate sunt determinate de două dintre proprietățile lor - rezistența la căldură și rezistența la căldură. Rezistența la căldură este gradul de stabilitate a proprietăților mecanice ale unui metal la temperaturi ultra-înalte. Stabilitatea proprietăților mecanice se referă la menținerea rezistenței pe o perioadă lungă de timp și la rezistența la fluaj. Rezistenta la caldura este rezistenta unui metal la activitatea coroziva a gazelor la temperaturi ridicate.

• Rata de dezvoltare a coroziunii gazului este determinată de o serie de indicatori, printre care:
• temperatura atmosferică;
• componente incluse într-un metal sau aliaj;
• parametrii mediului în care se află gazele;
• durata contactului cu mediul gazos;

proprietățile produselor corozive.

• Procesul de coroziune este influențat mai mult de proprietățile și parametrii peliculei de oxid care apare pe suprafața metalului. Formarea oxidului poate fi împărțită cronologic în două etape:
• adsorbția moleculelor de oxigen pe o suprafață metalică care interacționează cu atmosfera;

Prima etapă se caracterizează prin apariția unei legături ionice, ca o consecință a interacțiunii dintre oxigen și atomii de suprafață, când atomul de oxigen preia o pereche de electroni din metal. Legătura rezultată este excepțional de puternică - este mai mare decât legătura oxigenului cu metalul din oxid.

Explicația acestei conexiuni constă în acțiunea câmpului atomic asupra oxigenului. De îndată ce suprafața metalică este umplută cu un agent oxidant (și acest lucru se întâmplă foarte repede), la temperaturi scăzute, datorită forței van der Waals, începe adsorbția moleculelor oxidante. Rezultatul reacției este apariția unei pelicule monomoleculare subțiri, care devine mai groasă în timp, complicând accesul oxigenului.

În a doua etapă, are loc o reacție chimică, în timpul căreia elementul oxidant al mediului preia electroni de valență din metal. Coroziunea chimică este rezultatul final al unei reacții.

Caracteristicile peliculei de oxid

Clasificarea filmelor de oxid include trei tipuri:

• subțire (invizibil fără dispozitive speciale);
• mediu (culori pătate);
• gros (vizibil cu ochiul liber).

Filmul de oxid rezultat are capacități de protecție - încetinește sau chiar inhibă complet dezvoltarea coroziunii chimice. De asemenea, prezența unei pelicule de oxid crește rezistența la căldură a metalului.

Cu toate acestea, un film cu adevărat eficient trebuie să îndeplinească o serie de caracteristici:

• să fie neporoasă;
• au o structură continuă;
• au proprietăți adezive bune;
• diferă în inerție chimică în raport cu atmosfera;
• fi dur și rezistent la uzură.

Una dintre condițiile de mai sus - o structură continuă - este deosebit de importantă. Condiția de continuitate este excesul de volum al moleculelor de film de oxid peste volumul atomilor de metal. Continuitatea este capacitatea oxidului de a acoperi întreaga suprafață metalică cu un strat continuu. Dacă această condiție nu este îndeplinită, filmul nu poate fi considerat protector. Cu toate acestea, există excepții de la această regulă: pentru unele metale, de exemplu, magneziu și elemente alcalino-pământoase (cu excepția beriliului), continuitatea nu este un indicator critic.

Se folosesc mai multe tehnici pentru a determina grosimea filmului de oxid. Calitățile protectoare ale peliculei pot fi determinate în momentul formării sale. Pentru a face acest lucru, se studiază viteza de oxidare a metalului și parametrii ratei se modifică în timp.

Pentru oxidul deja format se folosește o altă metodă, care constă în studierea grosimii și a caracteristicilor de protecție ale peliculei. Pentru a face acest lucru, se aplică un reactiv pe suprafață. În continuare, experții înregistrează timpul necesar pentru ca reactivul să pătrundă și, pe baza datelor obținute, trag o concluzie despre grosimea filmului.

Fiţi atenți! Chiar și filmul de oxid complet format continuă să interacționeze cu mediul oxidant și cu metalul.

Viteza de dezvoltare a coroziunii

Intensitatea cu care se dezvoltă coroziunea chimică depinde de regimul de temperatură. La temperaturi ridicate, procesele oxidative se dezvoltă mai rapid. Mai mult, reducerea rolului factorului termodinamic în reacție nu afectează procesul.

Răcirea și încălzirea variabilă sunt de o importanță considerabilă. Din cauza stresului termic, în pelicula de oxid apar fisuri. Prin orificii, elementul oxidant ajunge la suprafata. Ca urmare, se formează un nou strat de peliculă de oxid, iar cel vechi se desprinde.

Un rol important joacă și componentele mediului gazos. Acest factor este individual pentru diferite tipuri de metale și este în concordanță cu fluctuațiile de temperatură. De exemplu, cuprul se corodează rapid dacă intră în contact cu oxigenul, dar este rezistent la acest proces într-un mediu cu oxid de sulf. Pentru nichel, dimpotrivă, oxidul de sulf este distructiv, iar stabilitatea se observă în oxigen, dioxid de carbon și mediu apos. Dar cromul este rezistent la toate mediile de mai sus.

Fiţi atenți! Dacă nivelul presiunii de disociere a oxidului depășește presiunea elementului oxidant, procesul de oxidare se oprește și metalul capătă stabilitate termodinamică.

Viteza reacției de oxidare este, de asemenea, afectată de componentele aliajului. De exemplu, manganul, sulful, nichelul și fosforul nu contribuie în niciun fel la oxidarea fierului. Dar aluminiul, siliciul și cromul fac procesul mai lent. Cobaltul, cuprul, beriliul și titanul încetinesc și mai mult oxidarea fierului. Adăugările de vanadiu, wolfram și molibden vor contribui la intensificarea procesului, ceea ce se explică prin fuzibilitatea și volatilitatea acestor metale. Reacțiile de oxidare apar cel mai lent cu o structură austenitică, deoarece este cel mai adaptată la temperaturi ridicate.

Un alt factor de care depinde viteza de coroziune este caracteristicile suprafeței tratate. O suprafață netedă se oxidează mai lent, iar o suprafață neuniformă se oxidează mai repede.

Coroziunea în lichide neelectrolitice

Mediile lichide neconductoare (adică lichide neelectrolitice) includ substanțe organice precum:

• benzen;
• cloroform;
• alcooli;
• tetraclorură de carbon;
• fenol;
• ulei;
• benzină;
• kerosen, etc.

În plus, o cantitate mică de lichide anorganice, cum ar fi bromul lichid și sulful topit, sunt considerate lichide non-electrolitice.

Trebuie remarcat faptul că solvenții organici înșiși nu reacționează cu metalele, totuși, în prezența unui volum mic de impurități, are loc un proces intens de interacțiune.

Elementele care conțin sulf din ulei cresc viteza de coroziune. De asemenea, temperaturile ridicate și prezența oxigenului în lichid intensifică procesele de coroziune. Umiditatea intensifică dezvoltarea coroziunii în conformitate cu principiul electromecanic.

Un alt factor în dezvoltarea rapidă a coroziunii este bromul lichid. La temperaturi normale, este deosebit de distructiv pentru oțelurile cu conținut ridicat de carbon, aluminiu și titan. Efectul bromului asupra fierului și nichelului este mai puțin semnificativ. Plumbul, argintul, tantalul și platina prezintă cea mai mare rezistență la bromul lichid.

Sulful topit reacționează agresiv cu aproape toate metalele, în primul rând cu plumbul, staniul și cuprul. Sulful are un efect mai mic asupra oțelurilor carbon și a titanului și distruge aproape complet aluminiul.

Măsurile de protecție pentru structurile metalice situate în medii lichide neconductoare electric se realizează prin adăugarea de metale rezistente la un anumit mediu (de exemplu, oțeluri cu conținut ridicat de crom).

De asemenea, se folosesc acoperiri speciale de protecție (de exemplu, în mediile în care există mult sulf, se folosesc acoperiri de aluminiu).

Metode de protecție împotriva coroziunii

Metodele de control al coroziunii includ:

Alegerea unui anumit material depinde de potențiala eficiență (inclusiv tehnologică și financiară) a utilizării acestuia.

1. Principiile moderne de protecție a metalelor se bazează pe următoarele tehnici:
2. Îmbunătățirea rezistenței chimice a materialelor. Materialele rezistente chimic (materiale plastice cu conținut ridicat de polimeri, sticlă, ceramică) s-au dovedit cu succes.
3. Izolarea materialului de mediul agresiv.
4. Reducerea agresivității mediului tehnologic. Exemple de astfel de acțiuni includ neutralizarea și îndepărtarea acidității în medii corozive, precum și utilizarea diverșilor inhibitori.

Protecție electrochimică (aplicație de curent extern).

1. Îmbunătățirea rezistenței chimice și izolarea sunt aplicate înainte ca structura de oțel să fie pusă în funcțiune.
2. Reducerea agresivității mediului și protecția electrochimică sunt utilizate deja în procesul de utilizare a produselor metalice. Utilizarea acestor două tehnici face posibilă introducerea unor noi metode de protecție, în urma cărora protecția este asigurată prin schimbarea condițiilor de funcționare.

Una dintre cele mai utilizate metode de protecție a metalelor - acoperirea galvanică anticoroziune - nu este rentabilă din punct de vedere economic pentru suprafețe mari.

Motivul este costurile ridicate ale procesului pregătitor.

• Locul de frunte între metodele de protecție este ocupat de acoperirea metalelor cu vopsele și lacuri. Popularitatea acestei metode de combatere a coroziunii se datorează unei combinații a mai multor factori:
• proprietăți de protecție ridicate (hidrofobicitate, respingere a lichidelor, permeabilitate scăzută la gaz și vapori);
• fabricabilitatea;
• oportunități ample pentru soluții decorative;
• mentenabilitatea;

justificare economică.

• În același timp, utilizarea materialelor disponibile pe scară largă nu este lipsită de dezavantaje:
• umezirea incompletă a suprafeței metalice;
• aderență slabă a acoperirii la metalul de bază, ceea ce duce la acumularea de electrolit sub stratul anticoroziv și, astfel, favorizează coroziunea;

porozitatea ducând la creșterea permeabilității la umiditate.

Și totuși, suprafața vopsită protejează metalul de procesele corozive chiar și cu deteriorarea fragmentară a filmului, în timp ce acoperirile galvanice imperfecte pot chiar accelera coroziunea.

Acoperiri organosilicate

Coroziunea chimică practic nu se aplică materialelor organosilicate. Motivele pentru aceasta constă în stabilitatea chimică crescută a unor astfel de compoziții, rezistența lor la lumină, proprietățile hidrofobe și absorbția scăzută a apei. Organosilicații sunt, de asemenea, rezistenți la temperaturi scăzute, au proprietăți adezive bune și rezistență la uzură.

Când metalele interacționează cu substanțele din mediu, pe suprafața lor se formează compuși care au proprietăți complet diferite decât metalele în sine. În viața obișnuită, repetăm ​​adesea cuvintele „rugină”, „rugină”, văzând o acoperire maro-gălbuie pe produsele din fier și aliajele sale.
Ruginirea este un caz special de coroziune.
Coroziunea este procesul de distrugere spontană a metalelor sub influența mediului extern.
Cu toate acestea, aproape toate metalele sunt supuse distrugerii, în urma căreia multe dintre proprietățile lor se deteriorează (sau se pierd complet): rezistența, ductilitatea, strălucirea scade, conductivitatea electrică scade și frecarea dintre piesele mobile ale mașinii crește, dimensiunile pieselor. schimbare, etc.
Prin natura sa chimică, coroziunea este un proces de oxidare-reducere. În funcție de mediul în care se produce, se disting două tipuri de coroziune.

Tipuri de coroziune

1.Coroziunea chimică are loc într-un mediu neconductor.
Acest tip de coroziune apare atunci când metalele interacționează cu gaze uscate sau lichide neelectrolitice (benzină, kerosen etc.). Părțile și ansamblurile motoarelor, turbinelor cu gaz și lansatoarelor de rachete sunt supuse unei astfel de distrugeri. Coroziunea chimică este adesea observată în timpul prelucrării metalelor la temperaturi ridicate.

3 Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4
4 Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3

Majoritatea metalelor sunt oxidate de oxigenul atmosferic, formând pelicule de oxid la suprafață. Dacă acest film este puternic, dens și bine legat de metal, atunci protejează metalul de distrugerea ulterioară. Astfel de filme de protecție apar în Zn, AI, Cr, Ni, Sn, Pb, Nb, Ta etc. În fier, este liber, poros, ușor de separat de suprafață și, prin urmare, nu este capabil să protejeze metalul de distrugerea ulterioară.

II. Coroziunea electrochimică apare într-un mediu conductiv (în electrolit) cu apariția unui curent electric în interiorul sistemului. Părțile subacvatice ale navelor, cazanele de abur, conductele subterane și structurile metalice situate în aer umed sunt supuse coroziunii electrochimice. De regulă, metalele și aliajele sunt eterogene și conțin incluziuni de diverse impurități. Când intră în contact cu electroliții, unele zone ale suprafeței încep să acționeze ca un anod (donează electroni), în timp ce altele acționează ca un catod (primesc electroni).

Pentru a proteja fierul de coroziune, se folosesc tot felul de acoperiri: vopsea, un strat de metal (staniu, zinc). În același timp, vopseaua și tabla protejează împotriva coroziunii atâta timp cât stratul protector este intact. Apariția fisurilor și zgârieturilor în acesta permite pătrunderea umezelii și a aerului la suprafața fierului, iar procesul de coroziune se reia, iar în cazul unei acoperiri cu staniu chiar accelerează, deoarece staniul servește ca catod în procesul electrochimic.
Fierul galvanizat se comportă diferit. Deoarece zincul acționează ca un anod, funcția sa de protecție este menținută chiar dacă stratul de zinc este deteriorat. Protecția catodică este utilizată pe scară largă pentru a reduce coroziunea conductelor subterane și submarine și a suporturilor de oțel ale liniilor de transport de înaltă tensiune, platformelor petroliere și digurilor.

Universitatea Tehnică de Stat din Omsk
Departamentul de Chimie
Novgorodtseva L.V.
CHIMIE GENERALĂ
Proprietățile chimice ale metalelor.
Coroziunea metalelor.
Curs
Preluare cu diapozitive multimedia
©OmSTU, 2014

Distribuția metalelor în natură

METALELE ÎN NATURĂ. CLARK.

Numărul Claark (sau clarke al elementelor, chiar mai des spun ei
pur și simplu clarke-ul elementului) - numere care exprimă media
conținutul de elemente chimice din pământ
scoarță, hidrosferă, Pământ, spațiu
corpuri, sisteme geochimice sau cosmochimice etc.,
în raport cu masa totală a acestui sistem.
Exprimat în % sau g/kg.
Cele mai multe
distribuite din
metale din pământ
scoarta
Aluminiu
Al –
8,45% (greutate)
Fier
Fe-
4,4% (greutate)
Calciu
Ca-
3,3% (greutate)
Sodiu
N / A-
2,6% (greutate)
Magneziu
Mg-
2,1% (greutate)
Titan
Ti-
0,61% (greutate)

CEI CEL MAI OBLIGAȚI COMPUȘI METALICI DIN NATURĂ

Dintre compușii metalici naturali, cei mai mulți
Oxizii sunt frecventi.
Fe2O3 - hematit; Fe3O4 – minereu de fier magnetic, magnetită;
Cu2O - cuprit; Al2O3 - corindon; TiO2 – rutil, anatază, brookit;
MnO2 - piroluzit; SnO2 – casiterita etc.
Sulfurile cu activitate scăzută sunt răspândite
metale: NiS; CuS; ZnS; PbS; FeS2.
Sub formă de halogenuri: - fluoruri, cloruri - alcaline și
metale alcalino-pământoase.
Sub formă de carbonați – metale ușoare – Mg, Ca (CaCO3).
Sub formă de sulfați – metale active Na, Ca, Ba, Mg (Na2SO4).
Sărurile metalice solubile se găsesc în apa oceanelor, mărilor și lacurilor.

Obținerea metalelor

Extragerea metalelor din minereuri

Majoritatea metalelor apar în natură sub formă
compuși cu alte elemente, în principal sub formă de minereuri.
În stare liberă (pepite)
se găsesc aur şi platină şi
argint și cupru - parțial; Uneori
mercurul nativ apare
alte metale.
Au și Pt sunt exploatate prin mine
separarea mecanică de rocă,
în care sunt cuprinse (de exemplu
prin spălare), sau prin îndepărtare
le din rocă cu diverși reactivi
urmată de separarea de
soluţie

PIROMETALURGIE

Obținerea metalelor din minereurile lor
recuperare la mare
temperaturile
Restauratori
Carbon (cocs)
PbO + C = Pb + CO
monoxid de carbon
(II)
Fe2O3 + 3CO = 2Fe + 3CO2
Hidrogen
MnO2 + 2H2 = Mn + 2H2O
hidrotermie
Mai activ
metal
(metalotermie)
Fe2O3 + 2Al = 2Fe + Al2O3
aluminotermie
TiCI4 + 2Mg = Ti + 2MgCl2
magnetotermie
carbotermie

HIDROMETALURGIE

Dizolvarea naturalului
compuși sub formă de apă
solutii folosind diverse
reactivi urmat de
eliberarea metalului din
soluţie. Procesul continuă
temperaturi normale.
Agenți reducători - activi
metale sau electroni
Aurul este extras din minereuri folosind cianura de potasiu și
apoi redus cu zinc pulbere
2K + Zn→ K2 + 2Au
Metalul se obține în stare fin zdrobită

ELECTROMETALURGIE

Electrometalurgie - obţinerea metalelor din apă
solutii sau topituri folosind curent electric
(prin electroliza)
Electroliza soluțiilor apoase: pentru producerea de metale slab active
CuSO4 + H2O→ Cu0 + H2SO4 + O2
Catod (-): Cu2+ + 2e- → Cu0
Anod (+): 2H2O - 4e- → O2 + 4H+
Electroliza topiturii: pt
obţinerea metalelor active
Topitură 2NaCl → 2Na0 + CI20
Catod (-): Na+ + 1e- → Na0
Anod (+): 2Cl- - 2e- → Cl20

METODA DE FLOTARE

Flotația este o metodă bazată pe
umectare diferită a suprafeței
apă minerală.
Exemplu: minereu format din sulf metalic și gol
roci, zdrobite, umplute cu apă, adăugând polaritate scăzută
materie organică (pentru formarea spumei) și mici
cantitatea de reactant „colector” care este adsorbită
suprafata mineralului. Un flux este trecut prin amestec de jos
aer. Rezultatul este o particulă minerală cu un strat de molecule
„Colectorii” se lipesc de bule de aer, iar particulele sunt goale
rocile umezite cu apă se scufundă în fund. Apoi spuma
minereu colectat, presat și obținut cu conținut ridicat
metal

METODĂ MAGNETICĂ

Separarea magnetică este utilizată pentru a îmbogăți minereurile care conțin
minerale cu sensibilitate magnetică relativ mare. La ei
includ magnetită, franklinită, ilmenită și pirotita, precum și
alte minerale de fier, ale căror suprafețe pot fi
a conferit proprietățile dorite prin arderea la temperatură scăzută.
Separarea se face ca în apă,
cât şi în medii uscate. Separare uscată
mai potrivit pentru cereale mari,
umed – pentru nisipuri cu granulație fină și
nămol. Separator magnetic convențional
este un dispozitiv în care
strat de minereu gros de câteva boabe
se mișcă continuu în magnetic
domeniu. Particulele magnetice sunt scoase
din curgerea boabelor cu bandă și colectate pt
prelucrare ulterioară; nemagnetice
particulele rămân în flux.

Natura legăturilor chimice din metale

PROPRIETĂȚI FIZICE GENERALE

Conductivitate electrică ridicată, conductivitate termică ridicată,
plasticitate, adică capacitatea de a suferi deformare
temperaturi normale și ridicate fără a se prăbuși.
Datorită acestei proprietăți, metalele
predispus la forjare, laminare,
tragere într-un fir (desen),
ștampilarea.
Metalele sunt inerente
de asemenea metal
străluci din cauza
capacitatea lor
reflectă bine lumina.

METALELE. SEMICONDUCTORI. DIELECTRICĂ. TEORIA ZONELOR.

LINK METAL

Capacitatea electronilor de a se mișca liber în cadrul unui cristal
și servește la transferul de energie dintr-o parte a acesteia în alta
motivul conductivității termice și electrice ridicate a metalelor
Electroni de valență care realizează legături chimice
nu aparțin a doi sau mai mulți atomi specifici,
și întregul cristal de metal. În acest caz, electronii de valență
sunt capabili să se miște liber în volumul cristalului.
Educat în acest fel
legătura chimică se numește
conexiune metalica.
Totalitatea „gratuit”
electronii în gazul de electroni metalici

Proprietățile chimice ale metalelor

Electrod standard de hidrogen

Pentru a construi o scară numerică a electrodului
potențialele aveți nevoie de potențialul unui electrod
procesul este considerat egal cu zero. Ca referință pentru
Pentru a crea o astfel de scară, se adoptă procesul cu electrozi:
2Н+ +2е- = Н2
Electrod cu hidrogen
farfurie de platina,
acoperite electrolitic
spongios platinat si scufundat
în soluție de acid sulfuric 1M,
prin care bule
hidrogen gazos prin
presiune 1 atmosferă.
Pe suprafața de contact
platină cu soluție acidă
se stabileste echilibrul
proces:
2Н+ +2е- ⇆ Н2

TENSIUNE ELECTROCHIMICĂ SERIA METALELE

Potențialul electrodului de hidrogen este reprodus cu un foarte mare
precizie. Prin urmare, electrodul de hidrogen este adoptat ca
standard atunci când se creează o scară de potențiale de electrod.
Pentru a determina potențialul
sau alt proces cu electrozi
trebuie să creați un galvanic
element
din
subiect
Şi
standard
hidrogen
electrod și măsurați-i EMF.
Din moment ce potenţialul standardului
electrodul de hidrogen este zero,
Că
măsurare
EMF
voinţă
introduce
de unul singur
potenţial
proces cu electrozi.
In acest fel se obtine seria de tensiune electrochimica
metale Deoarece măsurătorile sunt efectuate în raport cu hidrogenul
electrod, această serie se numește scară de hidrogen.

RESTAURAREA PROPRIETĂȚILOR. ENERGIE DE IONIZARE

Slăbirea proprietăților și activității de restaurare
Această serie se numește serie de tensiuni electrochimice
metale Energia de ionizare este determinată de poziție
metal din tabelul periodic. În electrochimic
în seria de tensiune, metalul situat în stânga se poate deplasa
din solutii sau saruri topite, metalul in dreapta.

Folosind această serie, puteți prezice cum va fi metalul
se comportă în perechi cu altul.
Seria de tensiune electrochimică include și
hidrogen. Acest lucru ne permite să tragem o concluzie despre ce
metalele pot înlocui hidrogenul din soluțiile acide.
De exemplu, fierul înlocuiește hidrogenul din soluții
acizi, deoarece se află în stânga acestuia;
cuprul nu înlocuiește hidrogenul, deoarece este situat în dreapta
acesta în seria tensiunilor metalice.

ACTIVITATEA METALELOR ÎN CONFORMITATE CU INTERVALUL DE TENSIUNE A METALURILOR

Li, K, Ba, Na, La, Mg, Lu, Be, Sc, Ti, Hf, Al, Zr, V, Mn, Cr, Zn, Fe, Cd,
Co, Lu, Sn, W, Pb, H
Ge, Sb, Bi, Cu, Re, Ag, Pd, Hg, Pt, Au.
Toate metalele pot fi împărțite în grupuri:
metalele active sunt în seria de activitate înainte de Cd;
activitate medie - sunt în seria de la Cd la H;
metalele slab active apar în seria de activitate după N.

PROPRIETĂȚI CHIMICE GENERALE ALE METALELOR

Proprietățile chimice ale metalelor sunt determinate de:
structura atomilor lor,
tip de rețea cristalină.
Proprietatea principală și cea mai generală a metalelor este bună
agenţi reducători, adică renunta usor la electroni:
Ме0 - ne-→ Мen+
Bazat pe o serie de potențiale standard ale electrodului
se poate trage o concluzie despre activitatea chimică a metalelor
Cu săruri, metalul mai activ (stă în stânga în rând
stresul metalic) îl înlocuiește pe cel mai puțin activ de pe acesta
săruri: Zn + CuCl2 → ZnCl2 + Cu

PROPRIETĂȚI GENERALE ALE METALELOR. INTERACȚIUNEA CU SUBSTANȚE SIMPLE

METAL
oxigen
oxizi, peroxizi,
superoxizi
halogeni
fluoruri, cloruri,
bromuri, ioduri
sulf
sulfuri
azot
nitruri
fosfor
fosfuri
hidrogen
hidruri
carbon
carburi
siliciu
siliciuri

Interacțiunea metalelor cu apa

INTERACȚIA METALELOR CU APA DIN PUNT DE VEDERE TERMODINAMIC

Interacțiunea metalelor cu apa are loc în funcție de reacția:
Me0 + H2O = MeOH + 1/2 H2

Ϥ0Roșu
Oxidant:
2H+ + 2e- → H2
Ϥ0Oh
E= Ϥ0Ох - Ϥ0Roșu > 0
Ϥ0Ох > Ϥ0Roșu
Potențialul electrod standard al ionilor de hidrogen în apă
(pH = 7):
Ϥ0Ох = -0,59.рН = -0,41 V
Prin urmare, condiția pentru reducerea metalului cu apă poate fi
scrie-l sub forma:
Ϥ0Roșu< -0,41 В
Aceste. Toate interacționează cu apa, înlocuind hidrogenul din ea.
metale până la Cd, electrod standard
al cărui potențial este sub -0,41 V.

INTERACȚIA METALELOR CU APA

Metale active (metale de la începutul seriei de activitate până la Mg) cu
Hidroxizii și hidrogenul se produc cu apă:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2
Metalele cu activitate medie (de la Mg la H2) dau oxizi si
hidrogen (când este încălzit):
Metalele din seria de la Mg la Cd reacţionează cu apa fierbinte:
Mg + 2H2O = Mg(OH)2 + H2
3Fe + 4H2O = Fe3O4 + 4H2
Temperatura de reacție t = 100 °C
Temperatura de reacție t = 700 °C
Unele dintre metalele localizate
între Mg și Cd, de exemplu, Zn, Al sunt acoperite cu oxid protector
(ZnO, Al2O3) și nu se dizolvă în apă, adică. metalul nu este
activ (pasiv). Fenomenul se numește pasivare a metalelor.
Metalele inactive nu reacţionează cu apa.

Interacțiunea metalelor cu acizii

INTERACȚIUNEA CU ACIZI

Acizii diluați sunt agenți oxidanți datorită
hidrogen
Agent reducător: Ме0 - ne-→ Мen+
Ϥ0Roșu
Oxidant:
2H+ + 2e- → H2
Ϥ0Ох = Ϥ0 2H+/H2 = 0
E= Ϥ0Ох - Ϥ0Roșu > 0
Ϥ0Ох > Ϥ0Roșu
Ϥ0Roșu< 0 В
Mg0 + 2HCI → MgCl2 + H2
Metale din seria de tensiune metal până la
hidrogenul îl înlocuiește de acizi (excepții:
acid sulfuric concentrat, orice acid azotic
concentraţie).

PASIVAREA METALELOR CU ACIZI

Uneori insolubil sau ușor solubil
alimente care inhibă reacția.
De exemplu, plumbul Pb nu se dizolvă în acid sulfuric diluat.
acid şi acid clorhidric, deoarece Se formează PbSO4 și PbCl2, care nu sunt
se dizolvă în apă și inhibă oxidarea.
Pb + 2HCI = PbCI2 + H2
Efect de pasivare datorită formării unei pelicule protectoare pe
suprafețe, ducând la o reacție mai lentă,
observat la alte metale.
Cel mai adesea, produsele se formează atunci când interacționează cu
următorii acizi: H3PO4, H2SO3, H2CO3, HCN, HF.

TABEL DE SOLUBILITATE

INTERACȚIA METALELOR CU ACID SULFURIC CONCENTRAT

În acid sulfuric concentrat ca agent oxidant
sulful apare în starea de oxidare +6, care este inclusă în
compoziția ionului sulfat SO42-.
Acidul sulfuric concentrat oxidează totul
metale al căror potenţial standard de electrod
mai puțin de 0,36 V, valoarea maximă a electrodului
potenţial în procesele cu electrozi care implică sulfatarea SO42.
Acidul sulfuric concentrat se reduce la
următoarele produse
H2S+6O4 (k) → S+4O2 → S0 → H2S2-

INFLUENȚA ACTIVITĂȚII METALELOR CÂND INTERACȚIONEAZĂ CU ACIDUL SULFURIC CONCENTRAT

Metalele active reacţionează cu acidul, reducându-l
la hidrogen sulfurat
5H2S6+O4(k) + 4Zn = 4ZnSO4 + H2S +4H2O
Metalele slab active reacţionează cu acidul, reducând
acesta la SO2
2H2S6+O4(k) + Cu0 = CuSO4 + SO2 + 2H2O
Acidul sulfuric concentrat pasivează metalele
activitate medie: Fe, Be, Cr, Co, Al. La suprafata
se formează pelicule dense de oxid de metal:
3H2SO4(k) +2Fe = Fe2O3 + 3H2O +3SO2
Metalele Re, Mo, Tc, Ti, V interacţionează în conformitate cu
ecuaţie
2V +5H2SO4(k) =2HVO3+5SO2 + 4H2O

PUTEREA OXIDANȚĂ A ACIDULUI NITRIC

Reziduu acid al acidului azotic (orice concentrație)
are capacitate mare de oxidare.
În acidul azotic, azotul acționează ca un agent oxidant.
starea de oxidare +5.
Acidul se reduce la următoarele produse:
HN5+O3 → N4+O2 → N2+O → N+2O → N20 → N3-H3
Rata de recuperare este în creștere
Cu cât acidul este mai concentrat, cu atât mai adânc
ea isi revine.
Natura produșilor de reacție depinde atât de concentrație
activitate acidă și metalică

METALELE GRE

Cunoscut
aproape
coţofană
diverse
definiții
denumirea de metale grele și este imposibil de indicat unul dintre
ele ca fiind cele mai acceptate.
Criteriul utilizat poate fi greutatea atomică de mai sus
50,
Metalele grele includ mai mult de 40 de metale
sistem periodic D.I. Mendeleev: V, Cr, Mn, Fe, Co,
Ni, Cu, Zn, Mo, Cd, Sn, Hg, Pb, Bi etc.
Un alt criteriu folosit frecvent este densitatea,
aproximativ egală sau mai mare decât densitatea fierului (8 g/cm3),
Clasificare N. Reimers: Pb, Cu, Zn, Ni, Cd, Co, Sb, Sn,
Bi, Hg.
Există clasificări bazate pe altele
valori ale densității pragului sau ale greutății atomice. Unele
clasificările fac excepţii pentru nobili şi
metale rare, neclasându-le ca grele, unele
excludeți metalele neferoase (fier, mangan).

INTERACȚIA METALELOR GRE CU ACID NITRIC

În cazul interacţiunii metalelor grele cu
acid azotic concentrat cel mai adesea
se eliberează oxid de azot (IV) NO2, cu diluat - oxid
azot (II) NR.
HNO3(dil) + Cu0 → Cu(NO3)2 + NO + H2O
HNO3(conc) + Cu0 → Cu(NO3)2 + NO2 + H2O
În cazul acidului azotic concentrat, cel mai adesea
se eliberează oxid de azot (IV) NO2, în cazul diluării -
oxid nitric (II) NR.

INTERACȚIUNEA METALELOR ALCALINE ȘI ALCALINE PĂMÂNTARE CU ACID NITRIC

Acid azotic concentrat când reacţionează cu
alcalin (elementele grupului 1 al subgrupului principal: Li, Na,
K, Rb, Cs, Fr) și metale alcalino-pământoase (elementele 2
grupurile subgrupului principal (cu excepția Be, Mg): Ca, Sr, Ba, Ra)
se reduce la oxid nitric (I) N2O
HNO3(conc) + Ca0 → Ca+2(NO3)2 + N+2O + H2O
HNO3(dil) + Ca0 → N-3H4NO3 + Ca(NO3)2+ H2O
Acidul azotic diluat reacţionează cu
metale alcaline, alcalino-pământoase, Zn, Fe
se reduce la azotat de amoniu NH4NO3.

INFLUENȚA STĂRII DE OXIDARE A METALULUI. PASIVATIE

În funcție de natura chimică a metalului, se notează următoarele:
modele:
metale care au o stare de oxidare scăzută stabilă,
formează ionii corespunzători:
Mg0 + HNO3 (dil) → Mg(NO3)2 + NO + H2O
metale (W, Ti, V, Re, Tc), pentru care cele mai caracteristice
grad înalt
acizi:
oxidare
sunt formate
conţinând oxigen
W0 + 2HNO3 (dil) → H2WO4 + NR
W0 + 6HNO3 (conc) → H2WO4 + 6NO2 + 2H2O
3Tc + 7HNO3 (dil) → 3HTcO4 +7NO + 2H2O
Acidul azotic de orice concentrație pasivează
metale: Fe, Cr, Al, Be, Bi, Ni la rece.

Capacitatea de oxidare a acidului azotic este îmbunătățită
adăugându-i fluorură de hidrogen
sau acizi clorhidric.
Aceste amestecuri dizolvă cele mai inactive metale.
21HF + 5HN+5O3 + Ta → 3H2-2 + 5NO + 10H2O

"Vodcă regală" - amestec
acizi concentraţi HNO3
şi HCI într-un raport de 1:3.
Este un lichid
de culoare galbenă cu miros de clor şi
oxizi de azot.

INTERACȚIUNE CU AMESTECURI DE ACIDE

„Vodca regală” dizolvă aurul și platina. Acțiunea sa
datorită faptului că acidul azotic oxidează acidul clorhidric
Cu
eliberarea de clor liber și formarea de clor
nitrozil N+3OCl:
HN+5O3 + 3HCI = CI2 + N+3OCl + 2H2O
Clorura de nitrozil este un intermediar de reacție și
se descompune:
2N+3OCl = 2NO + CI2
Clorul în momentul eliberării este format din atomi, ceea ce determină

Capacitate mare de oxidare a acva regiei.
Au+ HN+5O3 + 3HCl →AuCl3 + NO + 2H2O
3Pt+ 4HN+5O3 + 12HCl →3PtCl3 + 4NO + 8H2O
Cu exces de HCI, clorură de aur (III) și clorură de platină (IV).
formează compuși complecși H și H2
Au+ HN+5O3 + 4HCl → H + NO + 2H2O

Interacțiunea metalelor cu soluțiile apoase de alcalii

INTERACȚIA METALELOR CU SOLUȚIILE APOSE DE ALCALII

Metalele interacționează cu soluțiile alcaline
predispus la formarea de complexe anionice, adică aceste
metale ai căror oxizi şi hidroxizi au
caracter amfoter:
Acestea sunt metale amfotere - Zn, Al, Be, Ga, Sn, Pb.
Mecanismul reacției (are loc oxidarea
datorită moleculelor de apă):
Zn +2 H2O = Zn(OH)2↓ + H2
Zn(OH)2↓ +2 NaOH = Na2-2.

STABILITATEA COMPLEXELOR ANIONICE

Anionii complecși mai stabili precum [E(OH)n]x-,
cu atât reacția este mai ușoară. Se observă că astfel de anioni
cele mai multe
stabil
la
astfel de
metale
Cum
zinc,
aluminiu, beriliu, astfel încât se dizolvă ușor
în soluţii apoase de alcalii. Pentru fier, cobalt,
titan,
mangan
complexe
încet.
Nu
Şi
rând
stabil
alţii
Şi
metale
interacţiune
astfel de
venire

INTERACȚIUNEA METALELOR CU GRADE ÎNALTE DE OXIDARE CU SOLUȚII APOSE ALCALINE

Unele elemente d reacţionează, de asemenea, cu alcalii,
care în prezenţa agenţilor oxidanţi formează compuşi cu
stări de oxidare ridicate. Vanadiu, wolfram, crom,
De exemplu,
V
topit
alcalii
oxida
oxigenul în vanadați – Me3VO4, în tungstate – Me2WO4
și în cromați – Me2СrO4, respectiv:
2W + 4NaOH + 3O2 = 2Na2WO4 + 2 H2O

DISOLUȚIA ALUMINIUULUI ÎN O SOLUȚIE APOSĂ DE ALCALĂ

Aluminiul nu interacționează cu apa, deși este activ
metal. Motivul inerției aluminiului este formarea
pe suprafața sa sub influența oxigenului atmosferic în mod obișnuit
condiţiile peliculei de oxid de Al2O3, care are un foarte puternic
efect protector. Alcalii adăugati dizolvă oxidul
film cu formarea de hidroxoaluminat și creează posibilitatea
interacțiunea directă a aluminiului cu apa.
Reacția se desfășoară după următoarea schemă:
1.Al2O3 + 2NaOH + 3H2O → 2Na
2. 2Al + 6H2O → 2Al(OH)3 + 3H2
3. Al(OH)3 + NaOH → Na

Coroziunea metalelor

COROZIUNEA METALELOR.

Coroziunea este
spontan
permeabil
proces de distrugere
metal in
rezultat
interactiunea cu
mediu.

PIERDERI DE MATERIALE.

Pierderi materiale când
coroziune:
Distrugerea conductelor,
piese metalice de mașini,
carene de nave, marine
structuri (mai mult de 10%
topirea anuală a metalelor
pierdut din cauza coroziunii).
Costul pierderii
produs prin
sistem corodat
conducte
Timpul de nefuncţionare a întreprinderilor
perioada de înlocuire
structuri metalice
corodat.

MECANISMUL PROCESULUI DE COROZIUNE.

Procesul implică eliberarea de energie și dispersia materiei
(entropia sistemului crește ∆S > 0).
Producția de metale în forma lor pură este întotdeauna însoțită de
cheltuieli de energie.
Această energie se acumulează în ei ca energie liberă
Gibbs și le face substanțe chimic active.
Procesul metalurgic:
_
Procesul de coroziune:
_
Мen+ + ne → Me0
Me0 - ne → Мen+
∆G0х.р. >0
∆G0х.р.< 0
(vine cu costul energiei)
(proces spontan)

CLASIFICAREA PROCESELOR DE COROZIUNE.

COROZIUNEA METALELOR

Coroziunea chimică a metalelor

ESENTA COROZIEI CHIMICE.

Coroziunea chimică este tipică pentru mediile neconductoare
curent electric.
Esența procesului de coroziune chimică se rezumă la
redox
reactii,
şi
se observă tranziția directă a electronilor metalici
la oxidant.
Reprezintă distrugerea spontană
metale într-un mediu gazos oxidant (O2, SO2, H2S,
halogeni) sau în neelectroliți lichizi (organici
lichide – ulei acru).

COROZIUNE CHIMICA IN MEDIU GAZ

În termeni generali pentru coroziunea gazelor:
1.2Me0 (t) + O2 (g) ⇄ 2 Me+2O (t)
Formarea de oxid pe suprafața metalului în
ca urmare a interacțiunii cu oxigenul atmosferic.
2. MeO (t) → [MeO] (p)
Dizolvarea filmului de oxid în metalul însuși,
echilibrul va fi deplasat spre dreapta, deoarece oxizi majoritari
metalele sunt capabile să se dizolve în metal și să plece
sisteme de echilibru.
Mecanismul unei astfel de coroziuni se reduce la difuzie ionică
metal printr-o peliculă de produse de coroziune pe o parte,
iar pe cealaltă parte a contradifuziei atomilor de oxigen
adânc în film.

EXEMPLU DE COROZIUNE CHIMICĂ ÎN MEDIU LICHID.

RATE DE OXIDARE

Determinată de proprietățile filmului de oxid pe
suprafata metalica:
continuitatea filmului;
capacitatea de difuzare a filmului;
structura peliculei de oxid.
Continuitatea filmului () este estimată prin raportul de volum
a oxidului format la volumul de metal,
cheltuită pentru formarea acestui oxid (factor
Pilling-Cuvinte proaste)
Valori pentru
metalele sunt date în cărți de referință.

CONTINUITATEA FILMULUI

Dacă
< 1, то образующаяся пленка не сплошная. Толщина
pelicula de oxid crește proporțional cu timpul de oxidare.
Odată cu creșterea temperaturii, procesul de coroziune brusc
accelerează din cauza disipării slabe a căldurii, metalul se încălzește
iar viteza de reacție crește.
Dacă
= 1,2 – 1,6, apoi filmul de oxid rezultat
solid. Un astfel de film inhibă difuzia agentului de oxidare. Și prin
Pe măsură ce filmul se îngroașă, creșterea sa va continua
încetini. Pe suprafață se formează filme continue
metale precum Co, Ni, Mn, Ti.
La
> 1,6 filme de oxid
de asemenea, nu solid și ușor
sunt separate
din
suprafete
metal (scara de fier)

ALBĂSTREALĂ PENTRU RUFE

Voronea
oțel (oxidare, înnegrire,
albastru) -
proces
primind
pe
suprafete
carbon
sau
oțel slab aliat sau strat de fontă
oxizi
fier cu o grosime de 1-10 microni. Grosimea acestui strat o determină
culoare - așa-numitele culori terne, înlocuindu-se reciproc
prieten pe măsură ce filmul crește (galben, maro, cireș,
violet, albastru, gri).
Structura acoperirii este fin-cristalină,
microporoasă. Pentru a adăuga strălucire și
îmbunătățirea proprietăților protectoare ale peliculei de oxid
este, de asemenea, impregnat cu ulei (mineral
sau legume).
În zilele noastre se folosește albastrul
în principal ca decorativ
finisare, iar înainte – în principal – pentru
reducerea coroziunii metalelor.

INFLUENȚA STRUCTURII PELICILOR DE OXID ASUPRA RATELOR DE COROZIUNE

Pentru metale cu stări variabile de oxidare, structura
grosimea filmului va fi diferită, de exemplu, când
Când oțelul s-a albastruit, se formează următoarele straturi de oxid:
Fe|strat difuz|FeO|strat difuz|Fe3O4
Această structură a filmului de oxid
oferă o conexiune puternică
strat de oxid cu suprafata
metal
S-a dovedit experimental că
filme de oxid cu structura
spinelele RO.R2O3 (FeO.Cr2O3 sau
NiO.Cr2O3) servesc drept fiabile
protectie impotriva coroziunii.

CANTITATEA RATELOR DE COROZIUNE

Cantitativ, rata oricărui tip de coroziune este măsurată în
unități de masă ale metalului pierdut (∆m) pe unitate
suprafață (S) pe unitatea de timp (t):
Rata de coroziune poate fi măsurată și prin grosimea stratului
metal pierdut pe unitatea de timp.
Pentru a determina viteza de coroziune, se folosesc greutăți,
metode volumetrice și fizice.

MEDII AGRESIVE ȘI STABILITATE A DIVERSELOR METALE

Pe lângă oxigen, au o proprietate puternic agresivă
si alte gaze. Cele mai active sunt fluorul (F),
dioxid de sulf (SO2), clor (Cl2), hidrogen sulfurat (H2S). Lor
agresivitate faţă de metale şi, prin urmare
rata de coroziune nu este aceeași.
De exemplu, aluminiul și aliajele sale,
crom și oțel cu conținut ridicat
crom, instabil în atmosferă,
conţinând
clor,
Deşi
De
atitudine
La
oxigen
Ei
stabil.
Nichelul nu este stabil în atmosferă
dioxid de sulf (SO2), iar cuprul este destul
stabil.

Coroziunea electrochimică a metalelor

COROZIUNE ELECTROCHIMICĂ

Coroziunea electrochimică este tipică pentru mediile cu
conductivitate ionică, adică pentru electroliți
În acest caz, reacția dintre metal și
agentul de oxidare are loc în mai multe etape:
1. Anodic
oxidare
metal
Metalul sub formă de ioni intră în
soluţie,
O
echivalent
numărul de electroni rămâne în
_
metal: Me0 - ne → Мen+
2. Procesul catodic – asimilare
(deţinere)
redundant
electroni în metal.
3. Mișcarea ionilor în soluție.

CONDIȚII DE CONTINUARE A COROZIEI ELECTROCHIMICE

Poziţia metalului în seria de activitate a metalelor: decât
Cu cât sunt mai îndepărtați unul de celălalt, cu atât mai repede
apare coroziune.
Puritatea metalului: impuritățile accelerează coroziunea.
Nereguli la suprafața metalului, fisuri.
Apă subterană, apă de mare, soluție de electroliți
(ioni: H+, Cl-, Br-, I-, pentru metale amfotere OH-).
Creșterea temperaturii.
Acţiune
microorganisme
(ciuperci,
bacterii, bacterii
licheni): afectează metalele cu mare
rezistenta la coroziune.

MECANISME DE COROZIUNE ELECTROCHIMICĂ. PROCES ANODIC.

Mecanism
electrochimic
coroziune
determinat
diferența de potențial dintre secțiunile catod și anod și
se reduce la funcționarea unei celule galvanice cu gaz.
Principala diferență dintre procesele de coroziune electrochimică
din procesele cu celule galvanice este absenţa
circuit extern. În acest caz, electronii nu pleacă
corodând metalul, dar se deplasează în interiorul metalului.
Deoarece orice metal conține întotdeauna impurități ale altora
metale, apoi pe suprafața sa într-un mediu electrolitic
multe microgalvanice scurtcircuitate
elemente.
Anodul din ele va fi metalul de bază, care este oxidat de
_
reacții: Me0 - ne → Мen+

PROCESUL DE DEPOLARIZARE CATODICĂ.

Procesul catodic are loc cel mai adesea cu oxigen sau
depolarizarea hidrogenului.
Un depolarizator este o substanță care deține electroni.
Depolarizarea oxigenului are loc cu participarea
oxigenul dizolvat, care este
depolarizator:
la
: O2 + 2H2O + 4e- → 4OHat
: O2 + 2H+ + 4e- → 2H2O
Depolarizarea hidrogenului are loc cu participarea cationilor
mediu hidrogen (depolarizant – hidrogen):
la
: 2Н+ + 2е- → Н20

COROZIUNE ELECTROCHIMICĂ

Anod (-) Fe / O2, H2O, NaCl / Sn (+) Catod
A: Fe
0
_
- 2e → Fe
2+
_

SCHEMA CUPLUL CORROSIV MICROGALVANO LA CONTACT Zn - Cu

Anod (-) Zn / mediu / Cu (+) Catod
Anod (-) Zn / O2, H2O, NaCl / Cu (+) Catod
Zn
0
_
- 2e → Zn
2+
_
O2 + 2H2O + 4e → depolarizarea oxigenului 4OH
Anod (-) Zn / H2SO4 / Cu (+) Catod
_
2Н+ + 2е → Н20
depolarizarea hidrogenului

SCHEMA CUPLULUI MICROGALVANO DE COROZIUNE ELECTROCHIMICĂ ÎN CONTACTUL FERULUI ZINC

Anod (-) Zn / O2, H2O, NaCl / Fe (+) Catod

COROZIUNE prin aerare

Procesele de oxidare și reducere au loc la diferite
zone ale suprafeței metalice și sunt însoțite de aspect
curent electric.
Cu acces inegal la oxigen
La
suprafete
metal
pe
ei
apărea
galvanic
pereche
special
fel:
complot
Mai mult
oxigenul adsorbant este
catod și mai puțin adsorbant
anod.
Datorită
sferic
picături de apă aplatizate circulare
zona de sub marginile sale va fi catodul,
iar sub partea centrală - anodul.
Anod (-) Fe (centru) / O2, H2O, NaCl / Fe (margine) (+) Catod
A: Fe2+ + K3 = 3K+ + Fe2+
hexacianoferat de potasiu (III)
„Turnbull blue”

PASIVAREA METALELOR ÎN TIMPUL COROZIEI

Uneori, viteza de coroziune poate fi limitată de anodic
proces. Acest lucru este tipic pentru metalele care pot
pasiv (Cr, Al, Ti, Ni, Zr, Ta etc.)
Pasivitatea unui metal se numește
starea lui de amplificare
rezistenta la coroziune,
cauzate de inhibitie
proces anodic.
Pasivarea este asociată cu formarea la suprafață
metal al straturilor adsorbite sau de fază (uneori cele și
altele), care inhibă procesul de dizolvare a metalelor.
Agenții oxidanți puternici promovează de obicei pasivarea
metal

∆G = -nFE< 0
E= Ϥ0Ох - Ϥ0Roșu > 0
Ϥ0Ох > Ϥ0Roșu
Ϥ0Ох > Ϥ0Me+n/Me0

CONDIȚII DE COROZIUNE CU OXIGEN ȘI HIDROGEN DEPOLARIZAREA

Dacă E0Me+n/Me0< E0Н+/Н2 меньше потенциала водородного
electrod (zona 1), coroziunea este posibilă și cu absorbție
oxigen și cu eliberarea de hidrogen (metale alcaline și alcalino-pământoase, zinc, aluminiu)
Dacă E0Me+n/Me0 este mai mică decât potențialul electrodului de oxigen,
dar mai mare decât potențialul electrodului de hidrogen (regiunea 2),
atunci coroziunea este posibilă numai cu participarea oxigenului.
_
E0H+/H2< E0Me+n/Me0 < E0О2/ОН-
A (-): Me0 - ne → Me+n
_
K (+): O2 + 2H2O + 4e → 4OH-

CONDIȚII DE COROZIUNE CU OXIGEN ȘI HIDROGEN DEPOLARIZAREA

Dacă E0Me+n/Me0 > E0O2/OH- potenţialul electrodului de oxigen
(zona 3), atunci coroziunea metalului este imposibilă.
Exemplu: aur – în absența unui agent de complexare nu va fi
corodează cu absorbția sau eliberarea oxigenului
hidrogen.
Potențialul multor metale se află în a doua regiune.

Metode de protejare a metalelor împotriva coroziunii

METODE DE PROTECȚIA METALELOR DE COROZIUNE

Toate metodele de protecție sunt împărțite condiționat în următoarele grupuri:
1. Aliarea metalelor;
2. Acoperiri de protecție (metalice și nemetalice);
3.Protecție electrochimică;
4.Schimbarea proprietăților mediului corosiv.
Alegerea uneia sau a altei metode de protecție împotriva coroziunii
definit:
pe de o parte, eficacitatea sa,
pe de altă parte, fezabilitatea sa economică.

ALIEREA METALELE

Aceasta este o metodă de protecție asociată cu
modificarea proprietăților corozivului
metal Eficient, deși de obicei
metoda costisitoare de protectie. La
alierea în compoziția aliajului este de obicei
introduce componente care cauzează
pasivarea metalelor (introducere
crom, nichel, wolfram etc.)
Pentru aliaje rezistente la căldură cu aliaje
aditivii includ crom, aluminiu,
nichel, siliciu - îmbunătățesc proprietățile
folii protectoare formate când
oxidarea metalelor.

ACOPERURI DE PROTECȚIE. ACOPERII METALICE

Straturile de protecție sunt straturi create artificial
pe suprafața metalică pentru a proteja împotriva coroziunii.
Acoperiri metalice
Materialele de acoperire pot fi
să fie ca metalele pure (Zn, Cd,
Al, Ni, Cu, Cr, Ag) și aliajele acestora
(bronz, alamă).
După natura comportamentului lor
acoperirile sunt împărțite
la catod şi anodic

ACOPERII METALICE CATODICE

Acoperirile catodice includ acoperiri, electrozi
ale căror potenţiale într-un mediu dat au mai multe
valoare pozitivă decât potențialul metalului de bază.
Pentru oțel (Fe), învelișul catodic va fi din cupru,
nichel, argint.
Anod (-) Fe / O2, H2O, NaCl / Cu (+) Catod
_
A: Fe 0 - 2e → Fe 2+
_
K: O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
Dacă catodul este deteriorat
are loc acoperire
depolarizarea oxigenului
celula galvanica in
_
+
0
2Н + 2е → Н2
care are loc oxidarea
depolarizarea hidrogenului
materialul principal.
Prin urmare, stratul catodic poate proteja produsele
numai în absența porilor și a fisurilor, adică. atunci când nu este încălcat
integritatea stratului de acoperire.

ACOPERII METALICE ANODICE

Acoperirile anodice au un potențial mai negativ,
decât potenţialul metalului de bază.
De exemplu: acoperire
oțel (Fe) cu zinc – metalul de bază în acest caz va fi
catod și nu se va coroda.
Anod (-) Zn / O2, H2O, NaCl / Fe (+) Catod
_
A: Zn 0 - 2e → Zn 2+
_
K: O2 + 2H2O + 4e → depolarizarea oxigenului 4OH
_
2Н+ + 2е → Н20
depolarizarea hidrogenului
La
deteriora
anod
acoperiri
apare
celulă galvanică în care are loc oxidarea
acoperire, iar materialul de bază rămâne neschimbat până când
dizolvarea completă a acoperirii.

METODE DE PRODUCERE A ACOPERIILOR DE PROTECȚIE METALICE

Electrochimic (electroplacare).
Metalizare (imersie în metal topit).
Difuzie termică
mod
(Pentru
primind
acoperiri rezistente la căldură: Al – aluminizare, Si –
siliconizare, Cr – cromare, Ti – titanare).
La temperaturi ridicate, produsul este scufundat
pudra
metal,
care
este
acoperire.
Difuzia metalului aplicat are loc în bază
metal.
Chimic.
Produs
loc
V
soluţie,
care conțin ioni metalici de acoperire și un agent reducător. ÎN
rezultat
redox
reactii
ionii metalici se reduc la liber
metal Astfel, se aplică metalelor și nemetalelor
acoperiri de argint, cupru, nichel și paladiu.

ACOPRIJURI NEMETALICE

Proprietățile de protecție ale acoperirilor nemetalice se reduc la
izolarea metalului de mediu.
Astfel de acoperiri pot fi
fi:
emailuri anorganice,
vopsea de acoperire,
acoperiri cu rasini,
materiale plastice,
folii polimerice,
cauciuc.

PROTECTIE ELECTROCHIMICA. PROTECTORII

Metoda se bazează pe inhibarea anodic sau catodic
procesele de coroziune.
Protecție catodică – produsul este conectat la (-) extern
sursă de curent, devine catod, iar anodul de obicei
Un electrod auxiliar (de obicei din oțel) servește ca electrod auxiliar.
Dacă anodul auxiliar este din metal,
având
Mai mult
negativ
potenţial,
Cum
metalul fiind protejat, atunci curentul nu este conectat. ÎN
celula galvanică rezultată dizolvă anodul și
produsul nu este supus coroziunii.
Astfel de electrozi sunt numiți protectori (magneziu și ai acestuia
aliaje, zinc, aluminiu).
Protectie anodica - consta in crearea polarizarii anodice
datorită curentului aplicat extern (protecție din oțel inoxidabil
oţel în acid sulfuric).

MODIFICĂRI ÎN PROPRIETĂȚILE UNUI MEDIU COROSIV

CU
scop
reducere
corozive
activitate
mediu
efectuează prelucrarea acestuia.
De exemplu:
ştergere
oxigen
(fierbere
soluţie;
barbotare cu gaz inert; restabilindu-l folosind
agenți reducători corespunzători - sulfiți, hidrazină);
scăderea concentraţiei ionilor de H+
- alcalinizare
soluţie
În ultimii ani, protecția împotriva coroziunii a fost pe scară largă
se folosesc inhibitori.

INHIBITORI

Inhibitor – se numește o substanță care reduce viteza
coroziune.
Inhibitorii sunt utilizați în sistemele cu care funcționează
volum constant sau ușor în schimbare.
Efectul inhibitor este cel mai clar exprimat în
următoarele tipuri de compuși: amine, care conțin azot
compuși heterociclici, sulfuri, aldehide,
mercaptani.
În funcție de condițiile de utilizare, inhibitorii sunt împărțiți în:
inhibitori pentru soluții apoase (acide, alcaline
și pentru medii neutre);
„inhibitori volatili” - pentru protecție împotriva atmosferei
coroziune (compuși de amine cu azot, carbon sau
acizi cromici.)

MECANISMUL DE ACȚIUNE AL INHIBITORILOR

Mecanismul de acțiune al inhibitorilor este adsorbția
ele pe suprafata corodata si ulterior
inhibarea proceselor catodice și anodice.
Inhibitori anodici – oxidanți (NO2-, NO3-, CrO42-, PO43-).
În același timp, metalul devine pasiv stabil
stat.
Inhibitori catodici - reduc viteza catodului
procesați sau reduceți aria secțiunilor catodice.
Substanțe organice care conțin sulf, azot și
oxigen (dietilamină, metanamină, hidrazină).

Elemente cu metal proprietățile sunt situate în IA–VIA grupurile din Tabelul Periodic (Tabelul 7).

Metalele sunt, de asemenea, toate elementele aflate în IB – VIIIB-grupuri ( metale de tranziție).

În prezent există 92 de metale în Tabelul Periodic.

Tipic metalele sunt elemente s (elementele grupului IA de la Li la Fr, elementele grupului IIA de la Mg la Ra). Formula electronică generală a atomilor lor este ns 1–2. Ele sunt caracterizate prin stări de oxidare +I și respectiv +II.

Numărul mic de electroni (1–2) din nivelul de energie exterior al atomilor tipici de metal înseamnă că acești electroni se pierd cu ușurință și prezintă proprietăți reducătoare puternice, reflectate de valorile scăzute ale electronegativității. Aceasta implică proprietățile chimice limitate și metodele de obținere a metalelor tipice.

O trăsătură caracteristică a metalelor tipice este tendința atomilor lor de a forma cationi și legături chimice ionice cu atomii nemetalici. Compușii metalelor tipice cu nemetale sunt cristale ionice de „cation metalic și anion nemetal”, de exemplu K + Br -, Ca 2 + O 2 -. Cationii metalelor tipice sunt de asemenea incluși în compușii cu anioni complecși - hidroxizi și săruri, de exemplu Mg 2+ (OH -) 2, (Li +) 2 CO 3 2-.

Metalele din grupul A care formează diagonala amfoteră din Tabelul periodic Be-Al-Ge-Sb-Po, precum și metalele adiacente acestora (Ga, In, Tl, Sn, Pb, Bi) nu prezintă metale tipice. proprietăți. Formula electronică generală a atomilor lor ns 2 np 0–4 implică o varietate mai mare de stări de oxidare, o capacitate mai mare de reținere a propriilor electroni, o scădere treptată a capacității lor reducătoare și apariția capacității de oxidare, în special în stările de oxidare ridicată (exemplele tipice sunt compușii Tl III, Pb IV, Bi v) . Comportamentul chimic similar este caracteristic pentru majoritatea elementelor d, adică elementele grupurilor B din Tabelul Periodic (exemplele tipice sunt elementele amfotere Cr și Zn).

Această manifestare a proprietăților dualității (amfotere), atât metalice (de bază), cât și nemetalice, se datorează naturii legăturii chimice. În stare solidă, compușii metalelor atipice cu nemetale conțin predominant legături covalente (dar mai puțin puternice decât legăturile dintre nemetale). În soluție, aceste legături se rup ușor, iar compușii se disociază în ioni (în întregime sau parțial). De exemplu, metalul galiu este format din molecule Ga 2 în stare solidă, clorurile de aluminiu și mercur (II) AlCl 3 și HgCl 2 conțin legături foarte covalente, dar în soluție AlCl 3 se disociază aproape complet, iar HgCl 2 - la; în foarte mică măsură (și chiar și atunci în ioni HgCl + și Cl -).

În forma lor liberă, toate metalele sunt solide, cu excepția unuia - mercur Hg, care în condiții normale este lichid. În cristalele metalice, predomină un tip special de legătură ( metal conexiune); electronii de valență sunt legați slab de un anumit atom din rețea, iar în interiorul metalului există așa-numitul electronic gaz. Toate metalele au conductivitate electrică ridicată (cel mai mare y Ag, Cu, Au, Al, Mg) și conductivitate termică. Există metale cu punct de topire scăzut (cesiu Cs cu punctul de topire de 28,7 °C se topește din căldura mâinii) și, dimpotrivă, foarte refractare (wolfram W se topește doar la 3387 °C). O proprietate distinctivă a metalelor este plasticitatea (maleabilitatea), ca urmare a căreia pot fi rulate în foi subțiri - folie (Sn, Al, Au) sau trase în sârmă (Cu, Al, Fe), cu toate acestea, metale foarte fragile. (Zn, Sb) se mai găsesc, Bi).

În industrie, adesea folosesc nu metale pure, ci amestecuri ale acestora - aliaje,în care proprietăţile benefice ale unui metal sunt completate de proprietăţile benefice ale altuia. Astfel, cuprul are duritate scăzută și nu este potrivit pentru fabricarea pieselor de mașini, în timp ce aliajele de cupru și zinc ( alamă) sunt deja destul de dure și sunt utilizate pe scară largă în inginerie mecanică. Aluminiul are ductilitate mare și ușurință suficientă (densitate scăzută), dar este prea moale. Pe baza acestuia se prepară un aliaj cu magneziu, cupru și mangan - duraluminiu (duralumin), care, fără a-și pierde proprietățile benefice ale aluminiului, capătă duritate mare și devine potrivit în construcția de aeronave. Aliajele de fier cu carbon (și aditivii altor metale) sunt larg cunoscute fontăŞi oţel.

Metalele libere sunt restauratori. Cu toate acestea, reactivitatea unor metale este scăzută datorită faptului că sunt acoperite peliculă de oxid de suprafață,în diferite grade, rezistent la acțiunea reactanților chimici precum apa, soluțiile de acizi și alcalii.

De exemplu, plumbul este întotdeauna acoperit cu o peliculă de oxid, trecerea sa în soluție necesită nu numai expunerea la un reactiv (de exemplu, acid azotic diluat), ci și încălzire. Filmul de oxid de pe aluminiu previne reacția acestuia cu apa, dar este distrus de acizi și alcalii. Film de oxid liber (rugini), format pe suprafața fierului în aer umed, nu interferează cu oxidarea ulterioară a fierului.

Sub influenta concentrat acizii se formează pe metale durabil peliculă de oxid. Acest fenomen se numește pasivare. Deci, în concentrat acid sulfuric metale precum Be, Bi, Co, Fe, Mg și Nb sunt pasivate (și apoi nu reacționează cu acidul) și în concentrație acid azotic– metale Al, Be, Bi, Co, Cr, Fe, Nb, Ni, Pb, Th și U.

Atunci când interacționează cu agenții oxidanți în soluții acide, majoritatea metalelor se transformă în cationi, a căror sarcină este determinată de starea de oxidare stabilă a unui element dat în compuși (Na +, Ca 2+, Al 3+, Fe 2+ și Fe 3 ). +).

Activitatea reducătoare a metalelor într-o soluție acidă este transmisă printr-o serie de solicitări. Majoritatea metalelor sunt transferate în soluție cu acizi clorhidric și sulfuric diluat, dar Cu, Ag și Hg - numai cu acizi sulfuric (concentrat) și azotic, iar Pt și Au - cu „vodcă regia”.

O proprietate chimică nedorită a metalelor este coroziunea lor, adică distrugerea activă (oxidarea) la contactul cu apa și sub influența oxigenului dizolvat în aceasta. (coroziune cu oxigen). De exemplu, coroziunea produselor din fier în apă este larg cunoscută, în urma căreia se formează rugina și produsele se sfărâmă în pulbere.

Coroziunea metalelor apare și în apă datorită prezenței gazelor dizolvate CO 2 și SO 2; se creează un mediu acid, iar cationii H + sunt înlocuiți de metale active sub formă de hidrogen H 2 (coroziunea cu hidrogen).

Zona de contact dintre două metale diferite poate fi deosebit de corozivă. (coroziunea de contact). Se formează un cuplu galvanic între un metal, cum ar fi Fe, și un alt metal, cum ar fi Sn sau Cu, plasat în apă. Fluxul de electroni merge de la metalul mai activ, care se află la stânga în seria de tensiune (Fe), la metalul mai puțin activ (Sn, Cu), iar metalul mai activ este distrus (corodat).

Din acest motiv, suprafața cositorită a conservelor (fier acoperit cu tablă) ruginește atunci când este depozitată într-o atmosferă umedă și manipulată cu neglijență (fierul se prăbușește rapid după ce apare chiar și o mică zgârietură, permițând fierului să intre în contact cu umezeala). Dimpotrivă, suprafața galvanizată a unei găleți de fier nu ruginește mult timp, deoarece chiar dacă există zgârieturi, nu fierul este cel care corodează, ci zincul (un metal mai activ decât fierul).

Rezistența la coroziune a unui metal dat crește atunci când este acoperit cu un metal mai activ sau când acestea sunt topite; Astfel, acoperirea fierului cu crom sau realizarea unui aliaj de fier și crom elimină coroziunea fierului. Fier cromat și oțel cu conținut de crom(oţel inoxidabil),

au rezistență ridicată la coroziune. General modalități de a obține

metale in industrie: electrometalurgie,

adică obţinerea metalelor prin electroliza topiturii (pentru metalele cele mai active) sau soluţiilor sărate; pirometalurgie,

adică recuperarea metalelor din minereuri la temperaturi ridicate (de exemplu, producția de fier în procesul de furnal); hidrometalurgie,

adică separarea metalelor din soluțiile sărurilor lor de către metale mai active (de exemplu, producția de cupru dintr-o soluție de CuSO4 prin acțiunea zincului, fierului sau aluminiului). Uneori găsit în natură metale native (exemplele tipice sunt Ag, Au, Pt, Hg), dar mai des metalele sunt sub formă de compuși ( minereuri metalice).

Metalele variază din abundență în scoarța terestră: de la cele mai comune - Al, Na, Ca, Fe, Mg, K, Ti la cele mai rare - Bi, In, Ag, Au, Pt, Re.

1 subiect „Proprietățile generale ale metalelor” (2 ore).

Lecția 2

TEMA LECȚIEI: Proprietățile chimice ale metalelor. Conceptul de coroziune a metalului și metodele de protecție împotriva acesteia (prezentare generală)

Repetarea și generalizarea cunoștințelor. NRC.

„Metode de combatere a coroziunii - acoperiri de protecție cu alte metale și aditivi pentru obținerea aliajelor inoxidabile” Locația lecției în subiect:

Lecția 2învățarea de noi materiale folosind prezentări.

Tip de lecție: combinate.

Obiectivele lecției:

· Asigurați-vă că elevii percep și înțeleg conceptele de bază ale subiectului „metal ca element” și „metal ca substanță simplă”.

· Aduceți elevii la înțelegerea proprietăților chimice ale metalelor și a reacțiilor care stau la baza acestora.

· Îmbunătățirea cunoștințelor elevilor despre metale, compușii acestora, proprietăți;

· Creați condiții pentru dezvoltarea capacității de a lucra în mod conștient cu surse de informații și termeni chimici.

Sarcini:

Educațional:

· Rezumați cunoștințele dobândite de elevi mai devreme atunci când luați în considerare proprietățile chimice generale ale metalelor.

· Repetați caracteristicile reacțiilor metalelor cu soluții de electroliți.

· Dezvoltați gândirea logică atunci când generalizați cunoștințele și specificați proprietățile generale ale metalelor pentru reprezentanții individuali ai acestei clase de substanțe simple.

· Pe baza cunoștințelor dobândite anterior de către elevi, conduceți-i să înțeleagă diferențele de idei despre metale ca elemente chimice și metale ca substanțe simple.

· Continuarea dezvoltării abilităților în elaborarea ecuațiilor, a balanțelor electronice în reacții redox, capacitatea de a compara, analiza și trage concluzii.

· să creeze condiții pentru ca elevii să cunoască proprietățile chimice ale metalelor și reacțiile care stau la baza acestora;

· explicați fenomenul coroziunii metalelor, aflați ce este coroziunea, tipurile acesteia, mecanismul (folosind exemplul coroziunii fierului), metodele de protecție împotriva coroziunii.

dezvoltarea:

· promovează dezvoltarea gândirii logice la elevi, capacitatea de a analiza și compara și de a lucra cu informații suplimentare atunci când completează mesajele.

educare:

· genera interes pentru subiect prin capacităţile multimedia ale calculatorului.

· promovează formarea de idei despre relațiile și relațiile cauză-efect,

· dezvolta dorinta de colectivism;

· să formeze un concept de viziune asupra lumii despre cunoașterea naturii.

Rezultatele învățării planificate:

Știi:

· Proprietăţile chimice ale metalelor.

· Definirea coroziunii metalice, tipurile sale și metodele de protecție împotriva acesteia.

· Condiții care promovează și previn coroziunea.

A fi capabil să:

· demonstrați proprietățile chimice ale metalelor: scrieți ecuații ale reacțiilor chimice în formă moleculară și redox.

· Explicați esența coroziunii chimice și electrochimice.

Instrumente de învățare:

· Computer,

· suport multimedia,

· Tabel periodic al elementelor chimice.

Prezentări pe tema „Proprietățile chimice ale metalelor”

„Coroziunea metalelor”

Progresul lecției:eu. Parte introductivă. Moment organizatoric.

1. Salutarea elevilor.

2. Determinarea celor absenți de la lecție.

3. Verificarea gradului de pregătire pentru începerea lecției.

4. Organizarea atenției, stabilirea obiectivelor lecției.

II. Actualizarea și testarea cunoștințelor.

1 CONVERSAȚIE FRONTALĂ.

Întrebări și sarcini la care elevii trebuie să lucreze:

· Unde se află metalele în PS elementelor chimice?

· Ce au în comun structurile atomice ale tuturor metalelor?

· Care sunt proprietățile redox ale metalelor?

· Ce este o legătură metalică?

· Ce sunt rețelele cristaline metalice?

· Sub ce formă se găsesc în natură? De ce majoritatea metalelor apar ca compuși?

· Care sunt particularitățile proprietăților fizice? Explicați acest lucru dacă este posibil.

· Conductivitate electrică, conductivitate termică(explicat prin prezența electronilor liberi în rețelele metalice care se pot mișca cu ușurință);

· Maleabilitatea, plasticitatea metalelor(capacitatea așa-numitului „gaz de electroni”, adică electronii liberi de a lega orice configurație de atomi de metal)

· fragilitatea metalelor(folosind exemplul de crom și mangan)

În acest caz, are loc o reacție de oxidare-reducere, în timpul căreia metalul este oxidat, iar agentul de oxidare prezent în mediu este redus, electronii trec de la metal la agentul de oxidare direct fără apariția unui curent electric în circuit.

Demonstraţie: De exemplu, să calcinăm firul de cupru în aer. Ce observati? (răspunsul sugerat: observăm o schimbare a culorii - apariția unui înveliș negru, ceea ce înseamnă că a avut loc o reacție chimică).

Când cuprul reacţionează cu oxigenul, are loc reacţia:

2C u + O2=2 C u O (scriind într-un caiet și pe tablă, un student chemat lucrează la tablă)

Majoritatea metalelor sunt oxidate de oxigenul atmosferic, formând o peliculă de oxid la suprafață. Dacă acest film este dens și bine lipit de suprafață, atunci protejează metalul de distrugerea ulterioară. De exemplu, atunci când aluminiul se corodează în oxigen, are loc reacția:

4Al + 3O2 = 2Al2O3. (scrieți în caiet și pe tablă)

Filmul de oxid aderă strâns la suprafața metalului și nu mai există nicio admisie de oxigen în metal. Putem spune că o astfel de acoperire este favorabilă pentru aluminiu, deoarece nu mai are loc nicio distrugere. Film de oxid dens de zinc, nichel, crom, staniu, plumb etc.

În cazul coroziunii chimice a fierului, reacția are loc:

3 Fe + 2O2= Fe 3 O4 ( FeO Fe 2 O3)

Pelicula de oxid de fier este foarte slabă (amintiți-vă orice obiect ruginit - de îndată ce îl ridicați, rămân urme de rugină) și nu aderă strâns la suprafața metalului, astfel încât oxigenul pătrunde din ce în ce mai mult, coroziunea continuă până când obiectul este complet distrus.

Coroziunea electrochimică. (scrieți în caiet)(Diapozitivul 7)

Acest tip de coroziune este mult mai răspândit; afectează cazanele de abur, părțile subacvatice ale navelor, structurile și structurile metalice sub apă și în atmosferă, conductele așezate în pământ, mantale de cablu etc.

Cu coroziunea electrochimică, are loc un circuit electric. Atât un metal, cât și metalele în contact unul cu celălalt pot fi supuse coroziunii. Să luăm în considerare ce se întâmplă dacă zincul este plasat într-o soluție diluată de acid clorhidric (demonstrație de experiență)Intrebare pentru clasa:

„Ce observați?” (Răspuns: zincul reacționează cu acidul, eliberând gaz)

Într-un mediu acid, zincul cedează 2 electroni. În acest caz, se oxidează și intră în soluție sub formă de ioni:

Zn – 2 e - = Zn 2+ (scrieți pe tablă și într-un caiet)

Se reduc cationii de hidrogen, se formează un gaz - hidrogen:

2 H+ + 2 e - = H2 (scrieți pe tablă și într-un caiet)

Ecuația reacției în formă ionică:

Zn + 2H+ = H2+ Zn 2+ (scrieți pe tablă și într-un caiet)

S-a observat că metalele ultrapure sunt rezistente la coroziune. De exemplu, fierul ultrapur este mult mai puțin probabil să se corodeze decât fierul obișnuit. Celebra coloană Qutub din India, lângă Delhi, stă de aproape o mie și jumătate de ani și nu s-a prăbușit, în ciuda climatului cald și umed. Este fabricat din fier, care aproape că nu conține impurități. Cum au reușit metalurgiștii antici să obțină un astfel de metal pur rămâne încă un mister.

METODE DE PROTECȚIE ÎMPOTRIVA COREZIUNII.

Protectie de protectie

· Protecție cu un metal mai puțin activ

Pasivare

Protecție electrică

· Crearea aliajelor rezistente la coroziune

Adăugarea de inhibitori

· Diverse acoperiri.

MESAJUL STUDENTULUI. NRC.

1. „Metode de combatere a coroziunii - acoperiri de protecție cu alte metale și aditivi pentru obținerea aliajelor inoxidabile”

2. „Realizări moderne în domeniul creării de noi aliaje, utilizarea lor în diverse industrii și economie”

MATERIAL DE COMUNICARE.

Mesaj 1. Protecția benzii de rulare. Metalul care trebuie protejat împotriva coroziunii este acoperit cu un metal mai activ. Metalul care va fi în mod evident distrus în abur se numește protector. Exemple de astfel de protecție sunt fierul galvanizat (fier - catod, zinc - anod), contactul magneziului și fierului (magneziu - protector).

Fierul este adesea acoperit cu un alt metal, cum ar fi zincul sau cromul, pentru a-l proteja de coroziune. (Diapozitivul 10, precum și tabelul „Metode de protecție împotriva coroziunii”).

Fierul galvanizat este produs prin acoperirea cu un strat subțire de zinc. Zincul protejează fierul de coroziune chiar și după ce integritatea stratului este deteriorată. În acest caz, fierul joacă rolul unui catod în timpul procesului de coroziune, deoarece zincul se oxidează mai ușor decât fierul:

Zn -2e- = Zn 2+ (scrieți pe tablă și într-un caiet)

Următoarele procese au loc pe hardware-ul protejat:

2 H + + 2 e - = H 2 (în mediu acid)

sau

O 2 + 2 H 2 O+4 e - = 4 OH - (în mediu neutru)

Zn 2+ + 2OH- = Zn (ON)2 (scrieți pe tablă și într-un caiet)

Anodul de magneziu este înconjurat de un amestec de gips, sulfat de sodiu și argilă pentru a permite conductivitatea ionilor. Țeava joacă rolul unui catod într-o celulă galvanică (Fig. 5. Protecția conductelor de apă din fier).

Mesaj 2. Protejarea unui metal cu un metal mai puțin activ. Așa-numita „tabla de tablă” se obține prin acoperirea tablei cu un strat subțire de tablă. Cutia protejează fierul de călcat atâta timp cât stratul protector rămâne intact. Odată ce este deteriorat, aerul și umiditatea încep să afecteze fierul, chiar accelerează procesul de coroziune, deoarece servește ca catod în procesul electrochimic.

Prin urmare, fierul servește ca anod în acest caz și este oxidat.

Protecție electrică. Structura, situată într-un mediu electrolitic, este conectată la un alt metal (de obicei o bucată de fier, o șină etc.), dar printr-o sursă de curent externă. În acest caz, structura protejată este conectată la catod, iar metalul este conectat la anodul sursei de curent. În acest caz, electronii sunt luați de la anod de către o sursă de curent, anodul (metalul protector) este distrus, iar agentul de oxidare este redus la catod. Protecția electrică are un avantaj față de protecția benzii de rulare: raza de acțiune a primei este de aproximativ 2000 m, a doua este de 50

Mesajul 3. Crearea aliajelor rezistente la coroziune. Dacă un metal, cum ar fi cromul, creează o peliculă densă de oxid, acesta este adăugat fierului pentru a forma un aliaj - oțel inoxidabil. Astfel de oțeluri se numesc aliate. O mare realizare a metalurgiștilor în protecția împotriva coroziunii a fost crearea de oțel rezistent la coroziune. Ca urmare a reducerii conținutului de carbon din oțel inoxidabil la 0,1%, a devenit posibil să se producă foi laminate din acesta. Un „oțel inoxidabil” tipic conține 18% crom și 8% nichel. Primele tone de oțel inoxidabil din țara noastră au fost topite în 1924 la Zlatoust. Acum a fost creată o gamă largă de oțeluri rezistente la coroziune. Acestea sunt aliaje pe bază de fier-crom-nichel și, în special, aliaje de nichel rezistente la coroziune, aliate cu molibden și wolfram. Aceste aliaje sunt produse și la fabrica noastră.

Multe aliaje care conțin cantități mici de aditivi metalici scumpi și rari dobândesc o rezistență remarcabilă la coroziune și proprietăți mecanice excelente. De exemplu, adăugarea de rodiu sau iridiu la platină îi mărește atât de mult duritatea, încât produsele fabricate din aceasta - sticlă de laborator, părți ale mașinilor pentru producerea fibrei de sticlă - devin aproape eterne.

Mesajul 4 Pasivarea metalului. Pasivarea este formarea unui strat de oxid strâns adiacent pe suprafața metalului care protejează împotriva coroziunii. Suprafața metalică este tratată astfel încât să se formeze o peliculă de oxid subțire și densă, care împiedică distrugerea substanței principale. De exemplu, acidul sulfuric concentrat poate fi transportat în rezervoare de oțel, deoarece formează o peliculă subțire, dar foarte durabilă pe suprafața metalului. Pasivarea este cauzată și de alți agenți oxidanți puternici. De exemplu, depozitarea lamelor de ras de siguranță într-o soluție de cromat de potasiu le menține ascuțite mai mult timp. În caz contrar, podeaua este expusă aerului umed, fierul se oxidează și suprafața lui ruginește.

V. Consolidarea materialului nou. Rezumând. Reflecţie.

Exerciţiul 10. pagina 112 a manualului oral.

Notare.

CONCLUZIE.

VI. Teme pentru acasă.

§ 37, note în caiete. Repetați § 36. Rezumați materialul pe tema „Proprietățile generale ale metalelor”

Pregătirea pentru următoarea lecție.

Grupa 1: „Metale alcaline”

Grupa 2: „Metale alcalino-pământoase”

Grupa 3: „Metale din grupa III A”