Электрохимическая коррозия металлов. защита металлов от коррозии
Цель работы – моделирование процессов электрохимической
коррозии и изучение методов защиты металлов от
коррозии
Опыт 1. Качественная реакция на ионы Fe2+
Выполнение опыта
При коррозии железа будет происходить его окисление и образование соединений железа (II). Качественной реакцией на ионы Fe2+ является реакция взаимодействия солей железа (II) с гексацианоферратом (III) калия (красной кровяной солью) K3[Fe(CN)6]. Данная реакция позволит обнаружить ионы Fe2+, что и будет являться экспериментальным подтверждением коррозионного разрушения железа.
В пробирку внесите небольшое количество кристаллического сульфата железа (II) и растворите его в воде. К полученному раствору FeSO4 добавьте несколько капель раствора гексацианоферрата (III) калия K3[Fe(CN)6]. При этом образуется темно-синий осадок комплексного соединения железа (II), который называется турнбулевой синью:
3 FeSO4 + 2 K3[Fe(CN)6] = Fe3[Fe(CN)6]2 ¯ + 3 K2SO4
Запись результатов опыта
Напишите молекулярное, ионное и сокращенное ионное уравнения данной реакции. Докажите, что ионы [Fe(CN)6]3– обусловливают качественное определение ионов Fe2+ в растворе.
В выводе дайте обоснование возможности использования этой качественной реакции для определения коррозионного разрушения железа.
Опыт 2. Электрохимическая коррозия железа с водородной деполяризацией
Выполнение опыта
В опыте используют две пластинки: одну из луженого, другую – из оцинкованного железа. Нарушьте целостность покрытия каждой пластинки путем нанесения глубокой царапины гвоздем. Затем нанесите на царапину каждой пластинки сначала по капле раствора разбавленной серной кислоты, затем – по капле раствора красной кровяной соли. Отметьте, на какой из пластин царапина окрасилась в синий цвет.
Запись результатов опыта
При рассмотрении механизма электрохимической коррозии металлов с водородной деполяризацией следует использовать следующий алгоритм:
1) Составьте схему коррозионной гальванопары Ме1 çсреда çМе2.
2) Учитывая характер среды, укажите окислитель (Н+ или О2).
3) Определите, какой из металлов будет выполнять функцию анода, какой – катода. Для этого нужно сравнить значения стандартных электродных потенциалов. Анодом всегда является более активный металл, т.е. металл с меньшим значением стандартного электродного потенциала. Анод является восстановителем (анод в гальваническом элементе – отрицательно заряженный электрод, катод – положительно заряженный электрод). Металл с большим значением стандартного электродного потенциала будет катодом.
4) Укажите направление движения электронов в схеме коррозионной гальванопары: от более активного металла к менее активному металлу, т.е. от металла (или участка металла) с меньшим значением стандартного электродного потенциала к металлу (или участку металла) с большим значением стандартного электродного потенциала.
5) Запишите электронные уравнения процессов, протекающих на электродах, учитывая, что на аноде происходит процесс окисления, а на катоде – восстановления окислителя (Н+ или О2).
6) Составьте суммарное ионное, а затем молекулярное уравнение окислительно-восстановительной реакции, протекающей в коррозионной гальванопаре при электрохимической коррозии.
В выводе объясните причину коррозионного разрушения луженого железа. Определите, каким покрытием (анодным или катодным) по отношению к железу являются олово и цинк? Какое покрытие (анодное или катодное), способно защищать железо от коррозионного разрушения при нарушении целостности покрытия?
Опыт 3. Электрохимическая коррозия железа с кислородной деполяризацией
Выполнение опыта
В две пробирки налейте по 2 – 3мл раствора поваренной соли и в каждую из них добавьте по 2 – 3 капли красной кровяной соли. В первую пробирку поместите железную скрепку, обмотанную медной проволокой, во вторую – железную скрепку с зажатой в нее цинковой гранулой. Отметьте, в какой из пробирок раствор окрашивается в синий цвет.
Запись результатов опыта
Разберите механизм электрохимической коррозии, происходящей при контакте двух металлов (Fe–Cu, Fe–Zn) в нейтральной среде в соответствии с алгоритмом, приведенным в опыте 2.
Вопросы для самоконтроля знаний
1. Что такое коррозия? Назовите виды коррозии.
2. Охарактеризуйте особенности химической коррозии.
3. От каких факторов зависит скорость коррозии?
4. В чем сущность электрохимической коррозии? Каков механизм протекания электрохимической коррозии?
5. Что такое деполяризаторы? Что является деполяризатором в кислой среде? В щелочной среде?
6. Назовите виды электрохимической коррозии по механизму ее протекания.
7. Какой металл в коррозионном гальваническом элементе является анодом? Какой процесс протекает на аноде?
8. Какой металл в коррозионном гальваническом элементе является катодом? Какой процесс протекает на катоде?
9. Какой вид коррозии протекает во влажном воздухе? Что является окислителем?
10. При каком соотношении потенциалов металла и водорода (E0Ме+n/Ме0 и Е02Н+/Н2) возможно протекание электрохимической коррозии с водородной деполяризацией?
11. При каком соотношении потенциалов металла и кислорода (E0Ме+n/Ме0 и Е0О2/2Н2О) возможно протекание электрохимической коррозии с кислородной деполяризацией?
12. Перечислите основные способы защиты металлов от коррозии.
13. Какое покрытие металла называется анодным? Приведите примеры.
14. Какое покрытие металла называется катодным? Приведите примеры.
15. Почему некоторые достаточно активные металлы, например, алюминий, не корродируют на воздухе?
Работа №11