Слово коррозия происходит от латинского «corrodo» – «грызу» (позднелатинское «corrosio» означает «разъедание»). Коррозия вызывается химической реакцией металла с веществами окружающей среды, протекающей на границе металла и среды. Чаще всего это окисление металла, например, кислородом воздуха или кислотами, содержащимися в растворах, с которыми контактирует металл. Особенно подвержены этому металлы, расположенные в ряду напряжений (ряду активности) левее водорода, в том числе железо.

Химическая коррозия t Fe+ 3 SO O 2 Fe 2 (SO 4) t Fe + 3 Cl 2 2 FeCl t Zn + O 2 2 ZnO Коррозия происходит в непроводящей ток среде. Например, взаимодействие металла с сухими газами или жидкостями - неэлектролитами (бензином, керосином и т.д.)

Многие металлы (например, алюминий) при коррозии покрываются плотной, оксидной пленкой, которая не позволяет окислителям проникнуть в более глубокие слои и потому предохраняет металл от коррозии. При удалении этой пленки металл начинает взаимодействовать с влагой и кислородом воздуха.

Электрохимическая коррозия Коррозия происходит в токопроводящей среде (в электролите) с возникновением внутри системы электрического тока. Металлы не однородны и содержат различные примеси. При контакте их с электролитами одни участки поверхности выполняют роль- анодов, другие- катодов.

Рассмотрим разрушение железного образца в присутствии примеси олова. 1. В кислой среде: На железе, как более активном металле, при соприкосновении с электролитом происходят процессы окисления (растворения) металла и перехода его катионов в электролит: Fe 0 – 2 e = Fe 2+ (анод) На катоде (олово) происходит восстановление катионов водорода: 2H + + 2e H 2 0 Ржавчина не образуется, т.к. ионы железа (Fe 2+) переходят в раствор

2. В щелочной или нейтральной среде: Fe 0 – 2e Fe 2+ (на аноде) O H 2 O + 4e 4OH – (на катоде) ________________________________________________________ Fe OH - Fe(OH) 2 4 Fe (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4 Fe (OH) 3 (Ржавчина)

1. Шлифование поверхностей изделия, чтобы на них не задерживалась влага. 2. Применение легированных сплавов, содержащих специальные добавки: хром, никель, которые при высокой температуре на поверхности металла образуют устойчивый оксидный слой(например Cr 2 O 3).Общеизвестные легированные стали – «нержавейки», из которых изготовляют предметы домашнего обихода(ножи, вилки, ложки), детали машин, инструменты.

3. Нанесение защитных покрытий Неметаллические – неокисляющиеся масла, специальные лаки, краски, эмали. Правда, они недолговечны, но зато дешевы. Химические – искусственно создаваемые поверхностные плёнки: оксидные, нитридные, силицидные, полимерные и др. Например, все стрелковое оружие и детали многих точных приборов подвергают воронению – это процесс получения тончайшей плёнки оксидов железа на поверхности стального изделия.

Металлические – это покрытие другими металлами, на поверхности которых под действием окислителей образуются устойчивые защитные плёнки. Нанесение хрома- хромирование, никеля - никелирование, цинка - цинкование и т.д. Покрытием может служить и пассивный в химическом отношении металл – золото, серебро, медь.

4. Электрохимические методы защиты 4. Электрохимические методы защиты *Протекторная (анодная) – к защищаемой металлической конструкции присоединяют кусочек более активного металла (протектора), который служит анодом и разрушается в присутствии электролита. В качестве протектора при защите корпусов судов, трубопроводов, кабелей и др. стальных изделий используются магний, алюминий, цинк.. *Катодная – металлоконструкцию подсоединяют к катоду внешнего источника тока, что исключает возможность её анодного разрушения.

Введение веществ - ингибиторов, замедляющих коррозию. Примеры использования современных ингибиторов: соляная кислота при перевозке и хранении прекрасно «укрощается» производными бутиламина, а серная кислота –азотной кислотой; летучий диэтиламин впрыскивают в различные ёмкости. Ингибиторы действуют только на металл, делая его пассивным по отношению к среде. Науке известно более 5 тыс. ингибиторов коррозии. Удаление растворённого в воде кислорода (деаэрация). Этот процесс используют при подготовке воды, поступающей в котельные установки. 5. Специальная обработка электролита или другой среды, в которой находится защитная металлическая конструкция

Причины коррозии металлов Причины коррозии металлов. 1. Наличие во внешней среде агрессивных компонентов (кислорода, воды, оксидов серы, оксидов углерода, водных растворов солей и кислот). 3. Прохождение во внешней среде физико-химических процессов (растворения, электролиза). 4. Адсорбция поверхностно активных веществ. 5. Различная активность металлов в ряду напряжения. 6. Воздействие биологических объектов. 1. Наличие примесей в металлах, их неоднородность.

Классификация коррозийных процессов. Коррозия металлов По виду коррозионной среды По процессам По характеру разрушений - газовая - атмосферная - почвенная - жидкостная (кислотная, солевая, щелочная) щелочная) - химическая - электро- химическая - равномерная - неравномерная - неравномерная (избирательная, (избирательная, местная) местная)

Химическая коррозия металлов. Взаимодействие металлов с сухими газами и жидкостями – неэлектролитами вызывает химическую коррозию. Такому виду коррозии подвергаются турбины, арматура печей, детали двигателей внутреннего сгорания. На практике этот вид коррозии редок. Сущность коррозии: Meº - nē Me+n Переход атома металла в ионное состояние.

При химической коррозии идет окисление металла без возникновения цепи электрического тока: 3Fe + 2O 2 = Fe 3 O 4 (FeOFe 2 O 3) Оксидная пленка железа очень рыхлая и не прилегает плотно к поверхности металла, поэтому кислород проникает все дальше и дальше, коррозия идет до полного разрушения предмета. 4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 Для поверхности алюминия этот процесс благоприятен, т.к. оксидная пленка плотно прилегает к поверхности металла и нет дальнейшего допуска кислорода к металлу. Химическая коррозия.

Электрохимическая коррозия. Электрохимическая коррозия Электрохимическая коррозия – это все случаи коррозии, идущие в присутствии воды и жидкостей- электролитов. 1. Процесс происходит при соприкосновении двух металлов или на поверхности металла, содержащего примеси. 2. Более активный металл(анод) разрушается. 3. Скорость коррозии тем больше, чем сильнее отличаются металлы (чем дальше друг от друга расположены в ряду напряжений).

Условия, способствующие электрохимической коррозии. 1. Чем дальше друг от друга в ряду активности расположены контактирующие металлы, тем быстрее и активнее идет коррозия. 2. Ускоряют коррозию: примеси, неровности поверхности и трещины, повышение температуры. 3. Действие агрессивной внешней среды (морская вода, грунтовые воды, среда электролита). 4. Действие микроорганизмов (грибы, бактерии, лишайники).

Негативные последствия коррозии. 1. Вызывает серьезные экологические последствия при утечке нефти, газа, других химических продуктов. 2. Недопустима во многих отраслях промышленности: авиационной, химической, нефтеперерабатывающей, атомного машиностроения. 3. Отрицательно влияет на жизнь и здоровье человека.

Основные методы защиты металлов от коррозии. Приготовление сплавов стойких к коррозии: Замена металлических предметов на изделия из нержавеющей стали и других сплавов, коррозийно- стойких. Изменение состава среды Добавление ингибиторов Деаэрация – удаление растворенного воздуха из воды

Обобщения, выводы. 1. Коррозия – окислительно – восстановительный процесс. 2. Коррозия бывает химической и электрохимической. 3. В случае электрохимической коррозии всегда образуется электрический ток. 4. Более активный металл выступает в роли анода; менее активный – катода.

1. Все металлы главных подгрупп I и II ПСХЭ Д. И. Менделеева имеют малую коррозионную стойкость. 2. Металлы побочной подгруппы II группы, III главной подгруппы – образуют защитную оксидную плёнку. 3. Металлы IV группы – стойки к коррозии. 4. Металлы V, VI, VII, VIII групп побочных подгрупп способны к пассивации. 5. Наиболее устойчивы металлы VIII группы побочной подгруппы. Активность металлов по группам ПСХЭ.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

На уроке используются фронтальные и индивидуальные формы работы с учащимися. Основными педагогическими технологиями данного проекта урока являются технологии проблемного и разноуровневого обучения, ИКТ, технологии здоровьесбережения.

Цель урока: познакомить учащихся с процессом разрушения металлов – коррозией и определить способы защиты от неё.

Задачи урока:

• повторить вопрос о нахождении металлов в природе, устройство и работу гальванического элемента;
• дать представление о коррозии и её механизме;
• познакомить с разными видами коррозии по характеру разрушения;
• дать понятие о способах защиты металлов от коррозии.

План урока

Ход урока

I этап урока - Организационный.

• Приветствие учителя и учащихся.

I I этап урока – Актуализация знаний учащихся. Подготовка к изучению нового материала.

• Учитель проводит фронтальную беседу с учащимися по следующим вопросам (примерные ответы учащихся приведены курсивом) :

Какие металлы встречаются в природе и в каком состоянии? (благородные металлы встречаются в свободном состоянии, остальные - в виде различных соединений).

Т.е. существует две формы металлов: Ме 0 - восстановленная, Ме n+ - окисленная.

Какой процесс наблюдается при получении металлов из их соединений? (процесс восстановления металлов, что можно отразить в виде схемы: Ме n+ + n ē = Ме 0 ).

На проведение процесса восстановления металлов из их соединений затрачивается энергия.

Какое состояние наиболее выгодно и более устойчиво для металлов? (в виде соединений, в виде положительно заряженных ионов).

• Учитель сообщает тему урока, цели и задачи.

III этап урока – Изучение нового материала.

• Учитель сообщает ученикам план работы на уроке и дает задание: составить схему – конспект по ходу объяснения нового материала. По ходу урока будут выступления отдельных ребят по подготовленным заранее заданиям. В конце урока вас ожидает самостоятельная работа по новому материалу.
• Учитель вводит понятие «коррозия», рассказывает о потерях, вызываемых эти процессом и пр. Использует слайды презентации (слайды 1, 2, 3 презентации).

(Примерный рассказ учителя).

При попадании металла в естественные (природные) условия происходит обратный процесс – окисление металлов, металлы возвращаются в устойчивое для них состояние в виде ионов. Процесс окисления (ржавления) наиболее часто приходится наблюдать для железа и его сплавов (чугуна и стали). Ежегодно во всём мире производится более 500 млн. т стали, но едва ли не ¼ ее «погибает». Ржавеют и выходят из строя механизмы, машины. Сколько труда тратится на их замену!

Результатом коррозии являются потери: прямые (потери массы металла) и косвенные (утрата важнейших свойств). Так, в ноябре 2007 года в журнале «Огонек» была помещена заметка о происшествии в Керченском заливе. В ней сообщалось о том, что во время сильного шторма затонуло 12 судов. Все они были насквозь проржавевшими. Один из них - танкер «Волгонефть-139» даже разломился пополам. В результате этого происшествия в море вылилось 2000 т мазута, и несколько десятков километров береговой линии оказались загрязненными. Погибли тысячи птиц, а самое страшное, что погибли люди. Предварительный ущерб составил 30 млрд. рублей. Этот случай не является единичным.

Следует подчеркнуть, что коррозия – это самопроизвольный процесс разрушения металлов в окружающей среде под действием ее условий. С точки зрения химии коррозия – это окислительно-восстановительный процесс, при котором происходит окисление металла: Ме 0 - n ē = Ме n+ . Внешне это проявляется, как вы уже поняли и знаете, в виде ржавчины, оксидных плёнок и др.

Но разрушению подвергаются металлы по-разному.

• Учащиеся делают сообщение о классификации видов коррозии по различным признакам (подготовлено в качестве предварительного домашнего задания), используют слайды презентации (слайды 4, 5 презентации), приводят примеры:

- по механизму (т.е. как протекает, в каких условиях)

• химическая – разрушение металлов при непосредственном контакте со средой (например, нагревание пластинки из меди и ее почернение на воздухе – газовая коррозия; коррозия в присутствии нефти, бензина и т.д., т.е. в среде неэлектролита);
• электрохимическая – разрушение металлов в растворах, где есть катодные и анодные процессы.

До 80% коррозия протекает в атмосфере, остальное - в почве, жидкостях; под напряжением.

- по видам разрушений выделяют общую или сплошную коррозию (равномерную и неравномерную) и местную (точечную, пятнами, язвами, межкристаллитную).

• Учитель дает пояснения о механизмах коррозии и объясняет их по схемам на слайдах (слайды 6, 7, 8, 9 презентации):

При химической коррозии идет окисление металла без возникновения цепи электрического тока. Это обычный процесс окисления металлов в среде неэлектролита (например, разрушение стали в газовой среде при высоких температурах /доменная печь/). Механизм напоминает работу гальванического элемента. Демонстрация видеофрагмента и объяснение по схеме (образование ржавчины (Рисунок 1)) (слайды 7, 8 презентации).

Рисунок 1

Электрохимическая коррозия происходит в результате действия множества микро- и макрогальванических элементов, возникающих приконтакте металлов, в присутствии примесей, в сплавах. Объяснения по схеме (коррозия железа при контакте с медью) (слайд 9 презентации).

• Фронтальная работа учащихся класса с заданиями. Ответы учащихся на вопросы заданий (окисление железа при контакте его с оловом (Рисунок 2), окисление цинка (Рисунок 3)) (слайды 10, 11 презентации).

Рисунок 2

Рисунок 3

• Учитель демонстрирует результаты предварительно поставленных опытов (приложение 1) и проводит фронтальную беседу с классом.

Коррозия будет возрастать, если поверхность металла имеет щели, зазубринки, пыль, примеси и др., при различных атмосферных условиях. Рассмотрите коррозию железа в … (приложение 1 к уроку). Где процесс протекает быстрее и чем вы это объясните?

Победить коррозию до конца никогда не удастся, так как металлы стремятся вернуться в свое «естественное состояние» (в виде ионов). Речь может идти только о снижении темпов коррозии. Из сказанного следует, что очень важной проблемой является нахождение эффективных способов защиты от коррозии.

Каким образом можно предотвратить коррозию металлов? Или хотя бы уменьшить её действие на металлы?

• Учащиеся делают сообщение о способах защиты металлов от коррозии, сопровождая показом слайдов презентации (слайды 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17 презентации). Учитель иллюстрирует сообщение результатами предварительно подготовленного демонстрационного эксперимента.

IV этап урока - Основные выводы по уроку, закрепление изученного материала.

• Учащиеся под руководством учителя формулируют выводы по уроку.

Итак, сегодня мы познакомились с новым для вас процессом разрушения металлов. Что это за процесс?

Что вы можете сказать о верности высказывания «прочен как сталь»? Всегда ли верно оно?

Какие виды коррозии существуют?

Как можно предотвратить коррозию или уменьшить её действие?

• Учитель предлагает учащимся со средним уровнем подготовленности выполнить тест на бланках (приложение 2) (при наличии оборудования тест может быть проведен в системе АИС «Знак»), сильным ученикам – письменно ответить на вопросы (приложение 2 к уроку, слайд 18 презентации).
• Выставление оценок за урок.
• Домашнее задание (можно предложить учащимся на выбор). Комментарии к его выполнению (приложение 3 , слайд 19 презентации).

У металлов есть враг, который приводит к огромным
безвозвратным потерям металлов, ежегодно полностью
разрушается около 10% производимого железа. По
данным Института физической химии РАН, каждая
шестая домна в России работает впустую – весь
выплавляемый металл превращается в ржавчину.
Этот враг - коррозия.

Виды коррозии

Химическая коррозия

Электрохимическая коррозия

Сущность коррозии.

Закономерности коррозии:

Закономерности коррозии:

Химизм коррозии.

Способы защиты от коррозии.

Покрытие другими металлами.

Способы защиты от коррозии.

Способы защиты от коррозии.

Способы защиты от коррозии.

Электрозащита.

Электрозащита.