Czym jest korozja metali w chemii. Co to jest korozja chemiczna i jak ją wyeliminować? Powłoki ochronne. powłoki metalowe

Korozja metalu(corrosio - korozja) to fizyczna i chemiczna reakcja metali i stopów z otoczeniem, w wyniku której tracą one swoje właściwości. Korozja polega na reakcji na granicy faz pomiędzy materiałem a otoczeniem: 3Fe+2O2=Fe3O4.

Ze względu na warunki występowania korozję dzieli się na: 1) kontakt; 2) szczelina; 3) wzdłuż linii wodnej; 4) w obszarach rozprysków; 5) w strefach o zmiennym zwilżeniu; 6) postępowanie poprzez kondensację oparów kwaśnych; 7) promieniowanie; 8) zachodzące podczas wymiany ciepła; 9) utworzone przez prądy błądzące.

Rodzaje korozji:

Korozja chemiczna lub gazowa (metale i stopy ulegają zniszczeniu w wyniku interakcji z tlenem, wodorem i innymi gazami przy braku wilgoci).

Korozja elektrochemiczna (występowanie kontaktu metalu lub stopu w roztworze elektrolitu).

Korozja chemiczna. Reprezentują go procesy utleniania metalu i redukcji czynnika korozyjnego (najczęściej tlenu): 2Me + O2 = 2MeO.

Ważną rolę odgrywa korozja gazowa - korozja metali w wysokich temperaturach w suchych gazach (produkty spalania paliw itp.).

Czynniki wpływające na szybkość korozji gazowej:

1) rodzaj metalu (stopu);

2) skład środowiska gazowego;

3) właściwości mechaniczne powstających produktów korozji (warstwy tlenkowe);

4) temperatura.

Korozja elektrochemiczna częściej obejmuje procesy utleniania metalu i redukcji środka korozyjnego, zachodzące oddzielnie w środowisku elektrolitu (roztwory soli, kwasów, gleby itp.).

Przebieg korozji elektrochemicznej jest połączeniem dwóch reakcji sprzężonych: reakcji anodowej (utleniania) Me = Mez+ + ze- i reakcji katodowej (redukcji) D + ze-+ (Dze-), gdzie D– depolaryzator (utleniacz), który przyłącza elektrony metalu (tlenu, jonów wodoru i niektórych metali).

Proces rdzewienia żelaza: 2Fe + 2H2O + O2 = 2Fe2++ 4OH-.

W stalach węglowych często występują elementy galwaniczne katoda-anoda. Dzieje się tak na skutek zróżnicowania powierzchni stalowych na obszary o różnych potencjałach elektronowych.

Korozja elektrochemiczna, w zależności od środowiska korozyjnego, dzieli się na:

1) atmosferyczne; 2) gleba; 3) mikrobiologiczne; 4) ciecz.

Intensywność korozji zależy od składu chemicznego metalu (jego stopów), zawartości zanieczyszczeń i samego utleniacza, jego stężenia oraz wilgotności powietrza.

50. Ochrona metali przed korozją

Ochrona metali i stopów przed korozją w środowiskach agresywnych opiera się na:

1) zwiększenie odporności korozyjnej samego materiału; 2) ograniczanie agresywności środowiska; 3) zapobieganie kontaktowi materiału z otoczeniem za pomocą powłoki izolacyjnej; 4) regulacja potencjału elektrody zabezpieczanego produktu w danym środowisku.

Istnieją metody zabezpieczające przed korozją galwaniczną:

1) zastosowanie stopów odpornych chemicznie; 2) zabezpieczenie powierzchni metalu lub stopu poprzez powlekanie; 3) ograniczenie aktywności środowiska korozyjnego; 4) metody elektrochemiczne.

Najbardziej odpornymi chemicznie stopami są stale nierdzewne (13% chromu) i kwasoodporne (18% chromu, 8-10% niklu).

Do powlekania metali stosuje się różnego rodzaju powłoki – metaliczne, niemetaliczne, powłoki powstałe podczas elektrochemicznej i chemicznej obróbki powierzchni metali. Powłoki metalowe– chrom, nikiel, cynk, kadm, aluminium, cyna itp. Nanoszone są metodami galwanicznymi.

Powłoki niemetaliczne– lakiery, farby, emalie, żywice fenolowo-formaldehydowe itp.

Powłoki powstałe w wyniku obróbki metali, – filmy tlenkowe lub solne (utlenianie aluminium).

Metoda ograniczania agresywności środowiska jest najskuteczniejsza w przypadku produktów stosowanych w małych ilościach cieczy. Do najczęściej spotykanych mediów agresywnych zalicza się wodę, wodne roztwory zasad i kwasów, glebę i atmosferę. Agresywność środowisk wodnych zależy od stężenia rozpuszczonego tlenu i dwutlenku węgla. Fizycznie tlen i dwutlenek węgla można usunąć poprzez ogrzewanie wody pod zmniejszonym ciśnieniem, chemicznie przez przepuszczenie jej przez warstwę opiłków stali lub żelaza lub przez obróbkę środkiem redukującym. Agresywność środowisk wodnych usuwa się także za pomocą inhibitorów korozji. Inhibitory anodowe– wodorotlenek, węglan, fosforany, azotyn i benzoesan sodu. Inhibitory katodowe– siarczany cynku, wodorowęglan sodu.

Najlepszy efekt uzyskuje się w połączeniu z inhibitorami katodowymi. Inhibitory organiczne stosuje się w środowiskach kwaśnych. Istnieją inhibitory-pasywatory - przenoszą metal w stan pasywny (utleniacze typu nadtlenkowego, związki metali szlachetnych).

Agresywność atmosfery zależy od jej wilgotności i obszaru (przemysłowy, wiejski itp.). Wpływ atmosfery zależy od higroskopijności produktów korozji metali i cząstek pyłu na powierzchni. Higroskopijność produktów korozji stali zmniejsza się poprzez dodawanie stopów miedzi w małych ilościach. Agresywność korozyjną gleby określa się na podstawie zawartości O2, wilgotności, przewodności elektrycznej i pH.

Logo firmy Aktualizacja wiedzy i motywacyjna działalność edukacyjna Dyktanda chemiczne według 2 opcji (liczby nieparzyste - opcja 1, liczby parzyste - opcja 2) 1. Zdolność metali do dobrego przewodzenia prądu elektrycznego tłumaczy się obecnością.. 2. Metale mają . .. struktura 3. Ze struktury krystalicznej sieci metalu zależą od jego... 4. Temperatura topnienia metalu zależy od... 5. Najlżejszy metal... 6. Najcięższy metal.. .

Logo firmy Aktualizowanie wiedzy i motywowanie działań edukacyjnych 7.Metale topiące się w temp. poniżej C nazywane są... 8. Metale o gęstości mniejszej niż 5 g/cm 3 nazywane są... 9. Temp. topienie metali ogniotrwałych... 10. Wraz ze wzrostem temp. topnienie maleje... 11. Metale oddając elektrony pełnią rolę... 12. Do metali żelaznych zaliczamy...

Logo firmy Aktualizowanie wiedzy i motywowanie działalności edukacyjnej 13. Metale w technologii dzielą się na... 14. Najbardziej ogniotrwałym metalem jest... Motywacja: W starożytności ludzie znali 7 metali. Ich liczba odpowiadała liczbie znanych wówczas planet: Saturn-ołów, Merkury-rtęć, Mars-żelazo, Księżyc-srebro, Słońce-złoto, Wenus-miedź, Jowisz-cyna. Znasz znacznie więcej alchemików i dzisiaj będziemy nadal badać właściwości metali

Logo firmy Metale 1. Co łączy te elementy? 2. Jakie znasz właściwości tych pierwiastków?

Logo firmy Właściwości chemiczne metali Jakie właściwości prostych substancji pokazano na tym slajdzie?

Logo firmy Właściwości chemiczne metali Jakimi pierwiastkami są metale? Wymień główną właściwość metali.Jak zmienia się aktywność metali w czasie? Pierwiastki posiadające 1-2 elektrony na powłoce zewnętrznej. Główną właściwością jest oddawanie elektronów walencyjnych.Wraz ze wzrostem ładunku jądra aktywność metalu w tym okresie maleje

Logo firmy Szeregi aktywności metali Zwiększanie właściwości redukujących Rozważ szeregi aktywności metali, wyciągnij wnioski na temat aktywności różnych metali, załóż, z jakimi substancjami mogą one reagować.

Logo firmy Właściwości chemiczne metali Oddziaływanie z niemetalami: z tlenem z siarką z halogenami Li K Ca Na Mg Al Zn Cr Fe Ni Pb Cu Hg Ag Pt Au W normalnych warunkach M + O2 tlenek Powoli lub z ogrzewaniem M + O 2 tlenek M + O 2

Logo firmy Właściwości chemiczne metali Napisz równania reakcji oddziaływania sodu z: tlenem, siarką, chlorem 4Na + O2 = 2Na2O 2Na + S = Na2S 2 Na + CI2 = 2NaCl

Logo firmy Interakcja z substancjami złożonymi: z wodą Li K Ca NaMg Al Zn Cr Fe Ni Pb (H 2) Cu Hg Ag Pt Au W normalnych warunkach M + H 2 O H 2 + zasady Po podgrzaniu M + H 2 OH 2 + tlenek M +H2O

Logo firmy Przykłady Uzupełnij możliwe równania reakcji: 1. Li + H2O = 2. AI + H2O = 3. Hg + H2O = 2Li + 2HOH = 2LiOH + H2 2AI +3H2O = Ai2O3 + 3H2 Hg + H2O

Logo firmy Interakcja z roztworami kwasów Li K Ca Na Mg Al |Zn Cr Fe Ni Pb (H 2) Cu Hg Ag Pt Au Wypieranie H 2 z roztworów kwasów Nie wypieranie H 2 z roztworów kwasów

Logo firmy Przykłady Zapisz możliwe równania reakcji interakcji z rozcieńczonym kwasem siarkowym: glin, cynk, sód i miedź 3H2SO4 + 2AI= AI2(SO4)3+ 3H2 H2SO4 + Zn = ZnSO4 + H2 H2SO4 + 2Na = Na2SO4 + H2 H2SO4 + Cu

Logo firmy Interakcja z roztworami soli Każdy metal wypiera z roztworów soli inne metale znajdujące się na prawo od niego w szeregu naprężeń i sam może być wypierany przez metale znajdujące się po lewej stronie. Fe + CuSO4 = FeSO4 + Cu Zn + NiCl2 = ZnCl2 + Ni Pamiętaj! W tym celu nie można przyjmować metali aktywnych, ponieważ oddziałują one z wodą, tworząc zasady.

Logo firmy Substancje reagujące KCaFeCuAu О2 Н2О HCl (roztwór) Pb(NO3)2 roztwór Ćwiczenia

Logo firmy Sprawdź odczynniki NaCaFeCuAu O2O H2OH2O HCl (roztwór) Pb(NO 3) 2 roztwór +++--

Logo firmy Korozja Korozja to samoistny proces niszczenia materiałów i wykonanych z nich wyrobów pod wpływem chemicznym środowiska.

Logo firmy Przyczyny korozji A) gazy (O2, SO2, H2S, Cl2, NH3, NO, NO2, H2O – para wodna itp.); sadza jest adsorbentem gazu; B) elektrolity: zasady, kwasy, sole; B) Cl- jony, wilgotność powietrza; D) makro- i mikroorganizmy; E) błądzący prąd elektryczny; G) niejednorodność metali.

Logo firmy Rodzaje korozji Korozja Gazy atmosferyczne Chemiczne Elektrochemiczne

Logo firmy Atmosferyczna korozja metali zachodzi w wilgotnym powietrzu w zwykłych temperaturach

Logo firmy Korozja chemiczna Korozja chemiczna to chemiczne niszczenie metali pod wpływem tlenu, siarkowodoru i innych gazów przy braku wilgoci

Logo firmy Korozja gazowa Korozja gazowa to rodzaj korozji chemicznej, która wpływa na armaturę pieca i części silnika pracujące w wysokich temperaturach.

Logo firmy Korozja elektrochemiczna Korozja elektrochemiczna to zniszczenie metalu w kontakcie z innym metalem oraz elektrolitem lub wodą.

Logo firmy Korozja elektrochemiczna Woda skrapla się na powierzchni dowolnego metalu, w którym rozpuszczają się gazy atmosferyczne, czyli tworzy się elektrolit. Jeśli metal zawiera zanieczyszczenia lub wchodzi w kontakt z innym metalem, rozpoczyna się korozja galwaniczna. W tym przypadku najpierw ulega zniszczeniu bardziej aktywny metal

Logo firmy Konsekwencje korozji Każdego roku bezpośrednie straty spowodowane rdzą na skutek złej jakości zabezpieczeń urządzeń, urządzeń i konstrukcji sięgają około 10% całkowitej ilości metali produkowanych na świecie.

Logo firmy Ochrona metali przed korozją Powłoki ochronne - nakładanie powłok ochronnych na powierzchnię metalu Dodatki stopowe - dodawanie chromu, niklu, tytanu, kobaltu Inhibitory - dodawanie katalizatorów spowalniających reakcje chemiczne Ochrona ochronna - tworzenie kontaktu z bardziej aktywnym metalem

Logo firmy Utrwalenie zdobytej wiedzy Jak nazywa się korozja? Jakie czynniki to powodują? Zniszczenie metali i stopów pod wpływem różnych czynników zewnętrznych. Wpływ powietrza atmosferycznego, wilgoci gruntu, agresywnych gazów Agresywne środowisko chemiczne Elektrolity

Logo firmy Utrwalanie zdobytej wiedzy Nazwij rodzaje korozji. Wymień metody ochrony metali przed korozją: atmosferyczne, chemiczne, gazowe i elektrochemiczne. Powłoki ochronne, dodatki stopowe, inhibitory, ochrona protektorowa

„Metody ochrony metali przed korozją” - Galwaniczna ochrona protektorowa. Korozja chemiczna. Mechanizm korozji. Wiele metali ulega korozji. Anoda jest zniszczona. Zakrywanie rdzy. Fosforanowanie. Proces korozji. Pokonać. Powierzchnie. Pękanie korozyjne. Korozja elektrochemiczna. Ochrona przed korozją. Cynkowanie na zimno.

„Korozja metali i jej rodzaje” – Klasyfikacja rodzajów korozji. Zadania poznawcze. Probówki. Doświadczenie laboratoryjne. Czynniki wywołujące proces korozji. Korozja. Procesy zachodzące na katodzie. Proces korozji. Intensywność korozji. Metody ochrony przed korozją. Przykłady zabezpieczania wyrobów metalowych. Pomysłowe zadanie. Zadania.

„Korozja metalu” - dlaczego potrzebne są metale? Zniszczenie metali i stopów pod wpływem środowiska nazywa się korozją. Właściwości fizyczne metali. Korozja metali Metody otrzymywania metali. Elektroliza. Połączenie metalowe. Z dwóch metali bardziej aktywny koroduje. Ogólne właściwości fizyczne metali. Właściwości chemiczne metali.

„Rodzaje korozji metali” – Szeregi elektrochemiczne naprężeń metali. Korozja elektrochemiczna. Korozja. Rodzaje zabezpieczeń antykorozyjnych. Korozja chemiczna. Pomniki. Zardzewiały szczur. Metody ochrony przed korozją. Rodzaje korozji. Korozja metali. Niebezpieczeństwo.

„Proces korozji metali” – Metale podgrup wtórnych. Korozja metali. Właściwości korozyjne metali. Korozja - czerwony szczur gryzący metalowy złom. Spontaniczne niszczenie metali i stopów. Metody ochrony przed korozją. Korozja elektrochemiczna. Rodzaje korozji. Korozja chemiczna. Środki redukujące to metale. Aluminium.

„Korozja metali” – etap praktyczny. Metody ochrony przed korozją. Warunki sprzyjające korozji galwanicznej. Wzrost temperatury. Etap historyczny. Mechanizm korozji elektrochemicznej. Im bardziej aktywny jest metal, tym bardziej jest on podatny na korozję. Czynniki powodujące korozję. Korozja negatywnie wpływa na życie i zdrowie ludzi.

W sumie odbyło się 9 prezentacji

Właściwości chemiczne obejmują zdolność metali do przeciwstawiania się utlenianiu lub do wchodzenia w związki z różnymi substancjami: tlenem atmosferycznym, wilgocią (metale w połączeniu z tlenem i wodą tworzą zasady (zasady)), dwutlenkiem węgla itp. Im lepiej metal łączy się z innymi pierwiastkami, tym łatwiej się rozkłada. Nazywa się chemiczne niszczenie metali pod wpływem środowiska w zwykłych temperaturach korozja metalu .

Właściwości chemiczne metali obejmują zdolność do tworzenia kamienia po podgrzaniu w atmosferze utleniającej, a także rozpuszczanie w różnych chemicznie aktywnych cieczach: kwasach, zasadach itp. Nazywa się metale odporne na utlenianie pod wpływem wysokiej temperatury odporna na ciepło (odporny na kamień).

Nazywa się zdolność metali do utrzymywania swojej struktury w wysokich temperaturach i nie mięknięcia ani odkształcania się pod obciążeniem wytrzymałość cieplna.

Odporność metali na korozję, osadzanie się kamienia i rozpuszczanie określa się na podstawie zmiany masy badanych próbek na jednostkę powierzchni w jednostce czasu.

Korozja metalu. Słowo „korozja” (po łacinie „korozja”) jest zwykle używane do określenia dobrze znanych zjawisk polegających na rdzewieniu żelaza, powlekaniu miedzi zieloną warstwą tlenku i podobnych zmianach w metalach.

W wyniku korozji metale ulegają częściowemu lub całkowitemu zniszczeniu, jakość wyrobów ulega pogorszeniu, a nawet mogą stać się niezdatne do użytku.

Większość metali występuje w przyrodzie w postaci związków z innymi pierwiastkami, na przykład żelazo - w postaci Fe 2 O 3, Fe 3 O 4, FeCO 3, miedź - w postaci CuFeS 2, Cu 2 S, aluminium - w postaci Al 2 O 3 itp. W wyniku procesów metalurgicznych trwałe połączenie metali z substancjami, które istniało w stanie naturalnym, zostaje zerwane, ale zostaje przywrócone w warunkach połączenia metali z tlenem i innymi pierwiastkami. To jest przyczyna korozji.

Rozwój teorii korozji jest zasługą rosyjskich naukowców V.A.Kistyakovsky'ego, G.V.Akimova, N.A.Izgarysheva i innych. Według badaczy zjawisk korozyjnych wyróżnia się dwa rodzaje korozji: elektrochemiczną i chemiczną.

Korozja elektrochemiczna(Rys. 13.) to proces niszczenia metali w kontakcie z cieczami przewodzącymi prąd elektryczny (elektrolitami), tj. z kwasami, zasadami, roztworami soli w wodzie, wodą z rozpuszczonym w niej powietrzem. Zachodzące tu zjawiska są podobne do tych, które można zaobserwować w ogniwie galwanicznym. Na przykład w stali element galwaniczny tworzy węglik żelaza i ferryt. W elektrolitach węglik pozostaje niezmieniony, natomiast ferryt rozpuszcza się i tworzy rdzę wraz z substancją elektrolitu – produktem korozji.

Zachowanie różnych metali w elektrolitach można ocenić na podstawie ich miejsca w szeregu napięcia: potas, wapń, magnez, glin, mangan, cynk, chrom, żelazo, kadm, kobalt, nikiel, cyna, ołów, wodór, antymon, bizmut, miedź, rtęć, srebro, złoto. W danej serii metale ułożone są według wartości normalnego potencjału elektrycznego (tj. uzyskanego przez zanurzenie metalu w normalnym roztworze jego soli) względem wodoru. Każdy metal w tym rzędzie, w połączeniu z innym metalem w elektrolitach, tworzy ogniwo galwaniczne, a metal znajdujący się po lewej stronie w rzędzie zostanie zniszczony. Zatem w parze miedź-cynk cynk ulega zniszczeniu. Szereg napięć ma bardzo duże znaczenie praktyczne: wskazuje na niebezpieczeństwo bezpośredniego kontaktu różnych metali, ponieważ stwarza to warunki do powstania elementu galwanicznego i zniszczenia jednego z metali znajdujących się po lewej stronie szeregu napięcia.

Ryc. 13. Schemat ilustrujący proces korozji elektrochemicznej. Na jednym biegunie metal nieszlachetny rozpuszcza się (koroduje), a na drugim wydziela się wodór.

Korozja chemiczna nazywa się niszczeniem metali i stopów w suchych gazach w wysokich temperaturach oraz w cieczach, które nie mają właściwości elektrolitów, na przykład oleju, benzyny, stopionych soli itp. Podczas korozji chemicznej pod wpływem tlenu atmosferycznego metale pokrywają się cienką warstwą tlenków. W przypadku korozji chemicznej metal nie zawsze ulega jedynie zniszczeniu powierzchniowemu, ale korozja wnika także w głąb metalu, tworząc kieszenie lub lokalizując się wzdłuż granic ziaren. (przykład: Srebrne przedmioty z czasem ciemnieją, ponieważ powietrze zawiera gazowe związki siarki, które reagują chemicznie ze srebrem. Powstały siarczek srebra pozostaje na powierzchni przedmiotów w postaci brązowawej lub czarnej warstwy.)

Niektóre metale mogą występować w przyrodzie w stanie natywnym. Są to głównie metale szlachetne, takie jak złoto. Pozyskuje się go poprzez mechaniczne wypłukiwanie z otaczających skał. Jednak zdecydowana większość metali (tych po lewej stronie szeregu napięcia) występuje w przyrodzie w postaci związków.

Naturalne minerały zawierające w swoim składzie metale i nadające się do przemysłowej produkcji metali nazywane są rudami. Otrzymując metal, musisz:

1) oddzielić rudę od skały płonnej;

2) przywrócić metal ze związku.

W zależności od metody otrzymywania metalu rozróżnia się pirometalurgię, hydrometalurgię i elektrometalurgię.

Pirometalurgia obejmuje metody wytwarzania metali z ich tlenków. W przypadkach, gdy ruda jest solą, na przykład siarczkiem cynku, najpierw przekształca się ją w tlenek:

2ZnS+3O 2 =2ZnO+2SO 2

Węgiel, tlenek węgla (II), wodór, metan stosuje się jako środki redukujące metale z ich tlenków:

Cu2O+C=2Cu+CO

Redukcję węglem (koksem) przeprowadza się zwykle wtedy, gdy powstałe metale w ogóle nie tworzą węglików lub tworzą słabe węgliki; takich jak żelazo i wiele metali nieżelaznych.

Redukcja metali z ich związków przez inne metale nazywana jest metalotermią. Procesy te zachodzą także w wysokich temperaturach. Jako środki redukujące stosuje się glin, magnez, wapń, sód i krzem.

Jeśli środkiem redukującym jest aluminium, wówczas proces nazywa się aluminotermią, jeśli magnez nazywa się termotermią magnezową:

Cr 2 O 3 +2Al=2Cr+Al 2 O 3 TiCl 4 +2Mg=Ti+2MgCl 2

Metalotermia zwykle wytwarza te metale (i ich stopy), które tworzą węgliki, gdy ich tlenki są redukowane węglem. Są to mangan, chrom, tytan, molibden, wolfram itp.

Czasami metale są redukowane z tlenków wodorem (hydrotermia):

MoO3 + 3H2 = Mo + 3H2O

Hydrometalurgia obejmuje metody otrzymywania metali z ich soli. W tym przypadku pierwiastek metaliczny zawarty w rudzie najpierw przy użyciu odpowiedniego odczynnika przekształca się w rozpuszczalną sól, a dopiero potem metal bezpośrednio usuwa się z roztworu.

Obecnie metodą hydrometalurgiczną wydobywa się metale takie jak miedź, srebro, cynk, uran itp. Wiele rud miedzi zawiera tlenek miedzi. Taka ruda jest przetwarzana

rozcieńczony kwas siarkowy i przekształcony w siarczan miedzi, rozpuszczalny w wodzie:

CuO+H2SO4 =CuSO4+H2O

Następnie miedź ekstrahuje się z siarczanu miedzi metodą elektrolizy lub wypierania za pomocą żelaza: CuSO 4 +Fe=Cu+FeSO 4

Elektrometalurgia obejmuje metody wytwarzania metali za pomocą elektrolizy. Metodą tą powstają głównie metale lekkie – aluminium, sód i inne – z ich stopionych tlenków lub chlorków.

Właściwości chemiczne i fizyczne metali są określone przez strukturę atomową i charakterystykę wiązania metalu. Wszystkie metale wyróżniają się zdolnością do łatwego oddawania elektronów walencyjnych. Pod tym względem metale wykazują wyraźne właściwości redukujące. Stopień aktywności redukcyjnej metali odzwierciedla szereg naprężeń.

Znając położenie metalu w tym szeregu, możemy wyciągnąć wniosek na temat porównawczej ilości energii wydanej na usunięcie elektronów walencyjnych z atomu. Im bliżej początku rzędu, tym łatwiej metal się utlenia. Najbardziej aktywne metale wypierają wodór z wody w normalnych warunkach, tworząc zasadę:

2Na+2H2O=2NaOH+H2

Mniej aktywne metale wypierają wodór z wody w postaci przegrzanej pary i tworzą tlenki:

2Fe+4H2O=Fe3O4+4H2

Reaguj z kwasami rozcieńczonymi i beztlenowymi, wypierając z nich wodór:

Zn+2HCl=ZnCl2+H2

Metale znajdujące się w szeregu naprężeń po wodorze nie mogą wypierać go z wody i kwasów, ale wchodzą w reakcje redoks z kwasami utleniającymi bez wypierania wodoru:

Cu+2H2SO4 ( stęż. ) = CuSO4 +SO2 +H2O

Wszystkie poprzedzające metale wypierają te, które następują po nich w szeregu naprężeń z ich soli: Fe+CuSO 4 =FeSO 4 +Cu

We wszystkich przypadkach reagujące metale ulegają utlenieniu. Utlenianie metali obserwuje się również w bezpośrednim oddziaływaniu metali z niemetalami:

2Na+S=Na2S2Fe+3Cl2=2FeCl3

Większość metali aktywnie reaguje z tlenem, tworząc tlenki o różnym składzie.

Utlenianie metali często prowadzi do ich zniszczenia. Zniszczenie metali pod wpływem środowiska nazywa się korozją. Istnieją dwa główne rodzaje korozji: chemiczna i elektrochemiczna.

Korozja chemiczna to niszczenie metalu poprzez utlenianie w środowisku bez występowania prądu elektrycznego w układzie. W tym przypadku metal oddziałuje ze składnikami ośrodka - z gazami i nieelektrolitami.

Tak więc żelazo rdzewieje w powietrzu - pokrywa się cienką warstwą tlenków (FeO, Fe 2 O 3 lub Fe 3 O 4, w zależności od warunków). Utlenianie żelaza zachodzi jeszcze intensywniej w obecności wody:

4Fe+3O 2 +6H 2 O = 4Fe(OH) 3

Wraz ze wzrostem temperatury wzrasta korozja chemiczna.

Korozja spowodowana substancjami działającymi w wysokich temperaturach w technologii (metalurgia, dysze silników rakietowych, turbiny gazowe) powoduje ogromne szkody w różnych konstrukcjach. Niektóre metale, np. aluminium, pod wpływem tlenu lub innych środków utleniających (stężony HNO 3) tworzą warstwę ochronną, która zapobiega dalszemu kontaktowi metalu z utleniaczem i tym samym chroni metal przed dalszą korozją.

Korozja elektrochemiczna to zniszczenie metalu w wyniku powstania pary galwanicznej i pojawienia się prądu elektrycznego wewnątrz układu. Korozja elektrochemiczna zachodzi, gdy dwa metale stykają się z elektrolitem, przy czym same metale stanowią elektrody.

Kiedy pojawia się para galwaniczna, pojawia się prąd elektryczny, tym silniejszy, im dalej metale są od siebie w szeregu napięcia. W tym przypadku przepływ elektronów przechodzi od metalu bardziej aktywnego do metalu mniej aktywnego; W tym przypadku bardziej aktywny metal ulega zniszczeniu (korodowaniu).

Na przykład, gdy występuje para galwaniczna cynk - miedź, cynk ulega korozji.

Weźmy płytki cynkowe i miedziane i opuśćmy je do roztworu kwasu siarkowego, który jest zawarty w roztworze w postaci jonów:

Atomy cynku oddając elektrony w postaci jonów, przechodzą do roztworu:

Zn°-2e - ®Zn +2

Elektrony przechodzą przez przewodnik do miedzi i z miedzi do jonów wodoru:

Н + +e - ®Н°

Na miedzianej płycie uwalnia się wodór w postaci obojętnych atomów, a cynk stopniowo się rozpuszcza. Zatem miedź, jakby odciągając elektrony od cynku, powoduje, że ten ostatni szybciej się rozpuszcza, czyli tj.

sprzyja utlenianiu (patrz ryc. 25).

Korozja elektrochemiczna zachodzi w obecności zarówno mocnych, jak i słabych elektrolitów, ale w obecności mocnych elektrolitów szybkość korozji jest większa.

Z punktu widzenia korozji elektrochemicznej staje się jasne, dlaczego korozja wzrasta, jeśli w metalu znajdują się zanieczyszczenia. Metal i domieszki tworzą parę galwaniczną, w wyniku której metal ulega zniszczeniu. To właśnie tam, gdzie wymagana jest bardzo wysoka stabilność chemiczna metali, osiągana jest ich wysoka czystość.

W związku z tym, że korozja powoduje ogromne szkody w gospodarce narodowej, opracowywane są różne metody zabezpieczenia antykorozyjnego. Obecnie stosuje się następujące główne metody ochrony antykorozyjnej.

1. Powłoka powierzchniowa metali izolująca metal od środowiska zewnętrznego.

Powłoki mogą być metaliczne (cynk, miedź, nikiel, chrom) i niemetaliczne (lakiery, farby, emalie).

Nagniatanie to proces, w którym żelazo poddawane jest działaniu silnych środków utleniających, w wyniku czego metal zostaje pokryty nieprzepuszczalną dla gazów warstwą tlenkową, chroniącą go przed działaniem środowiska zewnętrznego.

2. Tworzenie stopów odpornych na korozję, wprowadzenie do składu stali chromu, manganu i niklu umożliwia otrzymanie stali nierdzewnej, która ma szerokie zastosowanie w przemyśle.

Substancje, które spowalniają korozję, a czasami prawie całkowicie ją zatrzymują, nazywane są inhibitorami - opóźniaczami. Charakter działania inhibitorów jest inny. Tworzą warstwę ochronną na powierzchni metali lub zmniejszają agresywność środowiska.

Stopy

Stopy to układy składające się z dwóch lub więcej metali, a także metali i niemetali. Właściwości stopów są bardzo zróżnicowane i różnią się od oryginalnych składników. Wiązanie chemiczne w stopach jest metaliczne. Dlatego mają metaliczny połysk, przewodność elektryczną i inne właściwości metali.

Stopy otrzymuje się przez zmieszanie metali w stanie stopionym, krzepną po późniejszym ochłodzeniu. Możliwe są następujące typowe przypadki.

1. Metale miesza się i topi, a następnie krzepnie. W tym przypadku składniki tworzące stop rozpuszczają się w sobie w ograniczonym lub nieograniczonym stopniu. Obejmuje to metale, które krystalizują w sieciach tego samego typu i mają atomy o podobnej wielkości, na przykład Ag-Cu, Cu-Ni, Ag-Au i inne. Po ochłodzeniu takich stopów otrzymuje się roztwory stałe. Kryształy tych ostatnich zawierają atomy obu metali, co decyduje o ich całkowitej jednorodności. W porównaniu do prawdziwych metali, roztwory stałe charakteryzują się wyższą wytrzymałością, twardością i odpornością chemiczną; są plastikowe i dobrze przewodzą prąd.

2. Stopione metale mieszają się ze sobą w dowolnym stosunku, ale po ochłodzeniu nie tworzy się stały roztwór. Po stwardnieniu takich stopów uzyskuje się masę składającą się z drobnych kryształków każdego metalu. Jest to typowe dla stopów Pb-Sn, Bi-Cd, Ag-Pb itp.

3. Po zmieszaniu stopione metale oddziałują ze sobą, tworząc związki międzymetaliczne. Przykładem są związki niektórych metali z antymonem: Na 3 Sb, Ca 3 Sb 2, NiSb itp.

Obecnie niektóre stopy wytwarza się metodą metalurgii proszków. Mieszanka metali pobierana jest w postaci proszków, prasowana pod wysokim ciśnieniem i spiekana w wysokich temperaturach.

temperatura w środowisku redukującym. W ten sposób otrzymuje się stopy supertwarde.