Мельник О. Д., Побережний Л. Я., Калин Т. І.

Івано-Франківський національний технічний

Для студентів напрямків „Гірництво” та „Екологія”

Мельник О. Д., Побережний Л. Я., Калин Т. І. Фізична та колоїдна хімія: Лабораторний практикум з комп’ютерною підтримкою.- Івано-Франківськ: Факел, 2005- 48 с.

Лабораторний практикум складено у відповідності до типової програми з курсу фізичної та колоїдної хімії для студентів напрямків „Гірництво” та „Екологія” ІФНТУНГ. Для кожного заняття подається завдання на самостійну роботу та зразок картки контролю знань. Для лабораторних робіт крім того подано короткі теоретичні відомості. У електронному додатку зібрано шаблони звітів до лабораторних робіт.

завідувач кафедри хімії ІФНТУНГ Романко П. Д.

Завідувач кафедри хімії ____________ П. Д. Романко

Дане видання – власність ІФНТУНГ. Забороняється тиражування та розповсюдження.

завідувач кафедри хімії ІФНТУНГ Романко П. Д.

Дане видання – власність ІФНТУНГ. Забороняється тиражування та розповсюдження.

Звіти до лабораторних робіт оформляються на комп'ютері у текстовому редакторі Місrоsоft® Word 97/2000/ХР/2003 та роздруковуються на аркушах формату А4.

• титульного аркуша стандартної форми із зазначенням прізвища студента, який виконав дану роботу (у випадку спільного виконання робочою групою із кількох студентів вказуються прізвища всіх її членів), та викладача, під керівництвом якого вона була виконана;

• рівнянь реакцій, спостережень та висновків по кожному виконаному досліду;

Зразок оформлення звіту до лабораторної роботи приведено в додатку А.

Для полегшення та прискорення процедури оформлення звітів підготовано шаблони, які включають:

• титульний аркуш без зазначення прізвищ студента, який виконав дану роботу та викладача, під керівництвом якого вона була виконана;

Файли шаблонів містяться на файловому сервері університету та мають назви LR_X. dос, де X - цифра, що відповідає порядковому номеру лабораторної роботи у даному практикумі. Теоретичні відомості та хід робіт, наведені у шаблонах, ідентичні таким у практикумі.

При виконанні лабораторних дослідів потрібно дотримуватись наступних правил безпеки:

• виконувати лише ті досліди, які відносяться до даної лабораторної роботи;

• витримувати рекомендовані у практикумі кількості та співвідношення реагентів;

• при нагріванні реакційних сумішей у пробірці рівномірно прогрівати останню та утримувати напрямленою у кут витяжної шафи;

• визначаючи запах речовини направляти газ до носа легким помахом руки, тримаючи пробірку на відстані;

• насипати тверді речовини шпателем, тримаючи пробірку над аркушем паперу;

• досліди з концентрованими їдкими речовинами і такі, що супроводжуються виділенням газу, проводити лише під витяжною шафою.

При попаданні їдких речовин на шкіру потрібно:

• промити уражене місце під проточною водою;

• обробити розчином соди (у випадку кислоти) або ацетатної кислоти (у випадку лугу) (знаходяться в аптечці).

Електрохімічний захист металів від корозії

Мета роботи: вивчити протекторну дію різних металів та визначити залежність її радіусу при захисті сталі в розчинах натрій хлориду різної концентрації.

3. Стальні пластини довжиною 20 см, шириною
10 мм, на одному кінці яких прикріплені кусочки металів (міді, олова, цинку) у вигляді пластинок довжиною 10 мм – 3 шт.

Корозія (від лат. corodere – роз’їдати) є складним процесом, в якому поєднуються хімічні і електрохімічні процеси, і полягає в окисненні поверхні металів з утворенням оксидів, гідроксидів чи солей. Цей процес відбувається самочинно під дією природних чинників. За механізмом окиснення поверхні металу розрізняють хімічну і електрохімічну корозію. Найчастіше вона розглядається як складний електрохімічний процес.

Хімічна або газова корозія відбувається внаслідок дії на метал сухих газів. Вона супроводиться переходом електронів від металу до окисника в точці контакту. Основними методами боротьби з газовою корозією є легування, створення на поверхні металу захисних покрить, заміна газового середовища. Наприклад, при зварюванні титану і його сплавів використовують аргонову атмосферу

Якщо процес руйнування поверхні металу протікає сумісно із просторовою передачею зарядів, то такий корозійний процес називають електрохімічною корозією.

Слід відмітити, що детальний аналіз механізмів хімічної та електрохімічної корозії показує, що різкої відмінності між ними не існує і можливий поступовий перехід від хімічного механізму в електрохімічний і навпаки.

Як відомо, кожен метал містить домішки інших металів, або неметалів і практично завжди поверхня металу вкрита розчином електроліту. Внаслідок цього утворюється гальванічний елемент, анодом якого є більш активний метал, який окиснюється, тобто кородує. Якщо метал містить домішку менш активного металу, то утворюється гальванічна пара, де на поверхні більш активного металу відбувається перехід металу із твердої фази у розчин у вигляді йонів, а надлишок електронів залишається на поверхні твердого тіла:

Відповідно такі процеси є процесами окиснення. Протилежні процеси, відновлення, протікають на поверхні менш активного металу, які нейтралізують надлишок електронів, що переходять з ділянки більш активного металу на поверхню менш активного металу. Речовини, які приймають участь у "зв'язуванні" надлишкових електронів, що з'явились на металі, називають деполяризаторами. Найчастіше розрізняють корозію з водневою та кисневою деполяризацією. Тобто, речовинами, які приймають надлишкові електрони найчастіше можуть бути йони Н⁺, або розчинений кисень повітря. Воднева деполяризація відбувається у кислому середовищі, де є надлишок йонів Н⁺.

При цьому на поверхні менш активного металу буде проходити процес:

А в лужному і нейтральному середовищі відбувається киснева деполяризація:

У слабокислому середовищі при наявності розчиненого кисню протікає на поверхні менш активного металу реакція:

Таким чином, у випадку електрохімічної корозії працює гальванічний елемент, анодом якого є метал, а катодом – водневий або кисневий електрод.

Швидкість корозії залежить як від різниці в активності металів, так і від концентрації йонів в розчині. Ці величини входять у рівняння Нернста.

Рівняння Нернста (1889) співвідносить електродні потенціали із значеннями стандартних електродних потенціалів, якщо, як це частіше буває, активність йонів металу не дорівнює одиниці. Рівняння має вигляд:

де Е – електродний потенціал металу при будь-якій концентрації (активності) йонів металу; Е⁰ – стандартний електродний потенціал; R – універсальна газова стала;Т – температура; n – заряд йона металу; F – стала Фарадея; – активність йонів металу у розчині, моль/л.

Величина потенціалів водневого (φ _2Н+/Н) та кисневого (φ _{ОН¯/Н О}) електродів залежить від pH.

Рівняння Нернста для водневого електрода, як було вказано вище, запишеться у вигляді:

Оскільки φ° _2Н+/Н рівне нулю, то провівши відповідні обчислення, отримаємо:

У зв'язку з цим, кородувати з водневою деполяризацією будуть метали, в яких електродний потенціал:

Таким чином метали з стандартним потенціалом більше 0,817 В можуть бути корозійно стійкими.

У відповідності з розглянутими раніше механізмами корозію металів можна загальмувати зміною потенціалу металу, пасивацією металу, зниженням концентрації окисника, ізоляцією поверхні металу від окисника, зміною складу металу та ін. Вибір способу визначається його ефективністю, а також економічною доцільністю. Всі методи захисту умовно поділяють на наступні групи:

б) захисні покриття (металічні і неметалічні);

г) зміна властивостей корозійного середовища;

Однією з форм захисту від корозії є покриття поверхні металу більш активним металом (протекторний захист). При пошкодженні виробу утворюється гальванічний елемент, анодом якого є більш активний метал, який окиснюється і переходить в розчин (кородує). В цьому випадку основний метал буде катодом і не руйнується. Потенціали металів залежать від складу і концентрації розчинів, тому при зміні складу розчину може змінюватись і характер покриття. Так, покриття сталі оловом в розчині H₂SO₄ – катодне, а в розчині органічних кислот – анодне.

Зміна концентрації електроліту теж впливає на зміну швидкості корозії і, відповідно, на ефективність протекторного захисту.

1 Вивчення протекторної дії різних металів

В стакан наливають 500 мл дистильваної води і 10 крапель червоної кров’яної солі. Розчин розмішують і розливають порівну в три кювети. В кожну з них занурюють пластину, попередньо зачищену наждачним папером, промиту водою і витерту фільтрувальним папером. Через деякий час (5 – 10 хвилин) на пластинах з’являються сині плями. На пластинах, які захищені протектором, таких плям мало, або їх зовсім немає.

В кювету наливають по черзі розчини натрій хлориду різних концентрацій, добавляють декілька крапель червоної кров’яної солі і занурюють стальну пластину, з’єднану з тим металом, який в попередньому досліді проявив протекторну дію. Через 10 – 15 хвилин за допомогою лінійки визначають віддаль від місця контакту протектора з пластиною до найближчої плями на ній. Аналогічний дослід проводять з розчинами хлориду натрію інших концентрацій, а також з дистильованою та водогінною водою.

ЧТО ПРОИСХОДИТ ВО ВЗРОСЛОЙ ЖИЗНИ? Если вы все еще «неправильно» связаны с матерью, вы избегаете отделения и независимого взрослого существования...

ЧТО ПРОИСХОДИТ, КОГДА МЫ ССОРИМСЯ Не понимая различий, существующих между мужчинами и женщинами, очень легко довести дело до ссоры...

ЧТО ТАКОЕ УВЕРЕННОЕ ПОВЕДЕНИЕ В МЕЖЛИЧНОСТНЫХ ОТНОШЕНИЯХ? Исторически существует три основных модели различий, существующих между...

Что вызывает тренды на фондовых и товарных рынках Объяснение теории грузового поезда Первые 17 лет моих рыночных исследований сводились к попыткам вычислить, когда этот...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: