Коррозия металлов

 Коррозия металлов - это их разрушение под воздействием окружающей среды. В ходе химических реакций металлы разрушаются, корродируют. Обратимся вновь к вытеснительному ряду. Легче всего корродируют активные металлы, стоящие до магния. Ведь они легко реагируют даже с водой. Металлы средней активности корродируют по-разному. Их коррозия зависит не только от химической активности металла, но и от свойств продуктов коррозии. Коррозия малоактивных металлов. Благородные металлы (золото и платина), стоящие правее ртути, совсем не корродируют. Медь и серебро также довольно устойчивы к коррозии в силу химической инертности. Медь покрывается тонкой пленкой зеленоватой основной соли, а серебро на воздухе чернеет за счет образования Ад28 - сульфида серебра. Коррозия активных металлов. Большинство активных с точки зрения химии металлов, таких как Мд, А1, Ежегодно около 3 0 % производимого в мире железа превращается в ржавчину. Проблема борьбы с коррозией возникла еще в древности, когда человек начал производить железо и изделия из него. За многие годы были найдены разные методы. Наприм ер,в Англии в 1617 г был изобретен способ за ­ щиты ружей от коррозии с помощью масла специального состава. Металлы в нашей жизни 58 Рис. 2.33. Хромирование Горизонты • В Дели, столице Индии, более 600 лет стоит колонна из очень чистого железа (99,72%) и не ржавеет, потому что воздух очень сухой. Глубоко под водой корабли лежат много лет и не ржавеют, потому что нет доступа кислорода. • В сталь известных японских средневековых мечей добавляли молибден. Рис. 2.34. Кинжал из дамасской стали (секрет ее не раскрыт) 2п, Сг, покрываются на воздухе прочной оксидной пленкой, которая защищает металл от дальнейшего разрушения под действием воды и кислорода воздуха. Потому Мд, А1, 2п, Сг не подвергаются коррозии. Коррозия железа и его защита. Железо отличается от других металлов тем, что оно в обычных условиях покрывается рыхлой ржавчиной, которая не защищает металл от дальнейшего разрушения. Ржавчина - это смесь соединений железа, в которой преобладают гидроксид и оксид железа (III). Это происходит по схеме: 0 0+3-2 4Ре + 6Н20 + 3 0 2 = 4Ре(ОН)3 -3е +4е гидроксид в-ль ок-ль железа (III) 2Ре(ОН)3 = Ре20 3 + 3Н20 Железо корродирует только при одновременном воздействии воды и воздуха; в воде без кислорода или на сухом воздухе железо не ржавеет. Применяют разные способы защиты железа от коррозии: • смазку минеральными маслами; • покраску; • покрытие другими металлами, более стойкими к коррозии: а) оловом (лужение); б) цинком (цинкование); в) хромом (хромирование); г) никелем (никелирование); д) медью (меднение); • легирование сталей - при выплавке добавляют хром, никель, марганец и получают нержавеющие стали; • воронение - стальные изделия, особенно детали огнестрельного оружия, прогревают в расплавленной селитре ^ N 0^ ^ N 0^ до образования плотной черной пленки железной окалины Ге30 4. ХИМИЧЕСКИЙ КРОССВОРД Реши кроссворд. Ключевое слово - название явления, из-за которого 30% мировой выплавки железа превращается в ржавчину. 1. Покрытие железа никелем. 2. Нанесение краски. 3. Покрытие хромом. 4. Добавка Сг, М, Мп при выплавке стали. 5. Прогревание стального изделия в расплавленной селитре. 6. Покрытие маслами. 7. Покрытие оловом. 8 . Страна, в которой был выдан первый патент по защите металлов от коррозии. Металлы в нашей жизни м 59 Р А Б О Т А В Г Р У П П Е С 1886 г. до настоящего времени в порту Нью-Йорка возвышается статуя Свободы. Она состоит из 350 медных деталей весом 31 тонна, собранных на железном каркасе весом 125 тонн. Высота статуи 46,5 м (с пьедесталом - 90 м). В 1985 г. американская пресса опубликовала тревожную статью под заглавием: «Статуя Свободы теряет электроны. Что делать?». Как вы думаете, отчего пострадала татуя Свободы и что следует предпринять, чтобы спасти этот памятник? Дайте убедительное заключение, отметив условия, и приведите уравнения химических реакций. Рис. 2.35. Статуя Свободы в Нью-Йорке ЛАБОРАТОРНЫЙ ОПЫ Т Ознакомление с образцами стали, чугуна и минералов железа. Обнаружение ионов железа (III). Окисление гидроксида железа (II) на воздухе (Вспомните правила работы в лаборатории. Приложение 1 и 2) Реактивы и оборудование: коллекция «Железо и его соединения», растворы Ре504, РеС13, ^ N 5 , NаОН, штатив с пробирками. О пы т 4.1. Ознакомление с коллекцией “Железо и его сплавы". Рассмотрите образцы сплавов железа и его соединений: внешний вид, твердость, вес. Запишите в тетрадь ваши наблюдения. О пы т 4.2. Обнаружение ионов железа (III). Влейте в пробирку ~1 мл раствора хлорида железа (III) и прибавьте по каплям раствор тиоционата (роданида) калия ( ^ N 5 ) . В какой цвет окрасился раствор? Напишите уравнение реакции. Проведите этот опыт с раствором сульфата железа (II) Ре504. Окраска слабее? Какой вывод можно сделать из этого опыта? О пы т 4.3. Окисление гидроксида железа (II) на воздухе. В пробирку с ~2 мл раствора сульфата или хлорида железа (II), прибавьте несколько капель раствора гидроксида натрия. Что вы видите? Перемешайте осадок 5 минут. Какой цвет приобретает осадок? Сделайте вывод о свойствах гидроксида железа (II). Запишите уравнения реакций получения Ре(ОН)2 (в молекулярной и ионной формах) и его окисления. |Д ВОПРОСЫ И УПРАЖНЕНИЯ_______________________ 1. Что такое коррозия металлов? 2. Какие металлы разрушаются легче всего в атмосфере и воде? 3. Какие металлы устойчивы на воздухе и в воде? 4. Дай определение сплава. 5. Каковы свойства сплава в сравнении со свойствами чистых металлов, из которых он состоит? 6. Как удалить ржавчину с поверхности умывальника? Напиши уравнение соответствующей реакции. 7. Назови условия, от которых зависит коррозия металлов, находящихся в вытеснительном ряду между магнием и золотом. 8. Объясни ржавление железа в обычных условиях. 9. Назови условия, в которых железо не корродирует. 10. Как защитить железо от коррозии? 11. Железные предметы разрушаются серной кислотой, содержащейся в кислотных дождях. Рассчитай массу железа, которое заржавеет после кислотного дождя, в котором 980 г серной кислоты. Металлы в нашей жизни 60 ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА Свойства металлов и их соединений. Решение экспериментальных задач по теме “Металлы” (Вспом ните правила работы в лаборатории. Прилож ения 1 и 2) I. Распознавание веществ Этапы работы Занимательный опыт. Возьмите два кусочка ваты, один из них смочите раствором РеС13, а другой - раствором ^ N 3 . Над стаканом или ванночкой прижмите эти ватки друг к другу. ^Какое впечатление? 1. Дано: нихромовое кольцо, спиртовка. Определите, в какой из четырех пронумерованных пробирок находятся растворы следующих веществ: а) №С1; б) КС1; в) СаС12; г) ВаС12. 2. Дано: растворы МаОН, СаС12, А1С13, А§МО3, Н2С204. Определите, в какой из двух пронумерованных пробирок находятся растворы: а) СаС12; б) А1С13. Докажите их состав. 3. Дано: растворы А1С13, ГеС13, ВаС12, Ге8О4, ^ О Н , ^ N 8 или NН4СN8, Nа28О4, А дШ 3. В четырех пронумерованных пробирках находятся растворы следующих веществ: А1С13, ГеС13, ВаС12, Ге8О4. Определите каждое вещество. II. Свойства веществ 4. Дано: растворы А1С13, NаОН, НС1, пробирки. Продемонстрируйте амфотерность гидроксида алюминия, предварительно получив его из А1С13. Что вы предпримете? Какие реакции необходимо провести? Опишите ход эксперимента. Напишите уравнения реакций. 5. Дано: ржавый гвоздь, раствор НС1 или Н28О4. Как можно очистить железный гвоздь от ржавчины химическим путем? III. Получение веществ 6. Получение и свойства гидроксида железа (II). а) В пробирку налейте ~2 мл раствора сульфата железа (II) (или другой растворимой соли железа (II)) и добавьте несколько капель раствора гидроксида натрия. Что наблюдаете? Отметьте цвет образовавшегося осадка. Запишите уравнение реакции. Разделите осадок на две части. б) В первую пробирку с осадком добавьте по каплям раствор соляной (разбавленной серной или азотной) кислоты до исчезновения осадка. Запишите наблюдения, молекулярное и ионные уравнения реакции. в) Во вторую пробирку подуйте (осторожно) через стеклянную трубку в раствор. Посмотрите внимательно на осадок. Как изменился его цвет? Запишите уравнение реакции окисления гидроксида железа (II) кислородом воздуха до гидроксида железа (III). 7. Дано: растворы ГеС13, ^ О Н ; спиртовка. Получите оксид железа (III) из ГеС13. 8. Дано: растворы Ге8О4, №ОН; спиртовка, стеклянная пластинка. Получите оксид железа (II) из Ге8О4. Металлы в нашей жизни М . , по т е м е М Е Т А Л Л Ы В Н А Ш Е Й Ж И З Н И Обведи буквы правильных ответов, там где это необходимо. I. Самым распространенным металлом в земной коре является: а) Ре; в) А1; б) ^; г) Са. II. Металлические свойства в ряду М д-Са-5г-Ва с увеличением порядкового номера: а) усиливаются; б) ослабевают; в) не изменяются; г) ослабевают, а затем усиливаются. III. С какими из указанных веществ реагирует железо: а) водород; б) оксид углерода (IV); в) кислород; г) сера. Напиши уравнения осуществимых реакций. IV. С соляной кислотой не реагирует: а) Си; б) Ре; в) А1; г) 2п. V. На основе положения элементов в ПС заполни свободные места: Элемент Высший оксид Гидроксид а) Са _____________ _____________ б) Nа в) А1 _____________ _____________ VI. Закончи уравнения реакций, приведенные ниже: а) Ре + НС1 — б) А1 + Ре20 3 — в) СаСОз —— г) Nа + Н20 — VII. Магний реагирует с соляной и с разбавленной серной кислотами. Если предположить, что взяты равные количества вещества кислот, рассчитай, в каком случае прореагирует больше магния и во сколько раз?