Корозія металів. Захист від корозії

Тема: Корозія металів. Захист від корозії.

Мета: сформувати поняття про корозію та її види;з’ясувати її суть та причини, що її прискорюють; вияснити який вплив на швидкість корозії  має утворення мікрогальванічної пари в середовищі електроліту; з’ясувати способи захисту металів від корозії та їх народногосподарське значення; розвивати вміння користуватися хімічною мовою, записувати рівняння реакцій; формувати експериментальні вміння; розвивати логічне мислення; стимулювати пізнавальну діяльність учнів.

Тип уроку: урок – подорож

Девіз: «Подолати труднощі можна лише тоді, коли знаєш про них»(Л.М.Гумільйов)

Хід уроку

І.Організаційний момент.

ІІ. Перевірка знань

Можна як індивідуальне завдання.

  1. З якими речовинами метали реагують найбільш активно? Наведіть приклади рівнянь реакцій. ( із галогенами, киснем, сіркою)
  2. Які метали реагують з воднем? ( лужні та лужноземельні з утворенням гідридів)
  3. На прикладі покажіть чи однаково  метали взаємодіють з водою. (Ні)
  4. Чи можуть метали взаємодіяти із солями? Наведіть приклади.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу. У народі кажуть «Іржа їсть залізо, а горе – серце» . Учні, як видумаєте , про який хімічний процес іде мова в першій половині приказки? Мова про корозію. Наш сьогоднішній урок присвячений вивченню  явища корозії металів та способів захисту від неї. Вирушимо в подорож і побуваємо на різних станціях.

Перша станція «Корозійна»     (Пояснення вчителя) Корозія металів проходить під впливом кисню, води та вуглекислого газу, а також      оксидів нітрогену. Наявність  у навколишньому середовищі підвищених концентрацій вищеназваних оксидів, яке спричинене забрудненням атмосфери, прискорює цей процес. Корозія, яка викликана безпосередньою взаємодією металу з речовиною оточуючого його середовища, називається хімічною, або газовою. Наприклад, на хімічних виробництвах метал іноді контактує з киснем, хлором, оксидами нітрогену і т. д.., в результаті чого утворюються солі та оксиди  металу:

2Cu + O2 = 2CuO

Крім хімічної корозії , існує ще електрохімічна корозія, яка зустрічається частіше. Для того , щоб зрозуміти механізм електрохімічної корозії, розглянемо гальванічну пару цинк – мідь.

Візьмемо цинкову і мідну пластинки і зануримо їх у розчин сульфатної кислоти, яка, як нам відомо, міститься у розчині у вигляді йонів:

H2SO4= 2H+ + SO2-4

З’єднавши  цинкову та мідну пластинки через гальванометр, ми виявимо наявність у колі електричного струму. Це пояснюється тим, що атоми цинку, віддаючи електрони, у вигляді йонів переходять у розчин :

Zn = Zn2= + 2 e

Електрони через провідник переходять на мідь, а з  міді – на йони Гідрогену:

2H+ + 2e— 2H0         2H0 = H2

Водень у вигляді нейтральних атомів виділяється на мідній пластинці, а цинк поступово розчиняється. Таким чином,  мідь , ніби відтягуючи електрони з  цинку,  заставляє  його швидко розчинятися, тобто сприяє окисненню.

За аналогічною схемою проходить корозія заліза, тільки електролітом на повітрі є карбонатна кислота, а домішки  у залізі відіграють роль  другого електроду гальванічної пари.  Ці пари мікроскопічні, тому руйнування металу йде значно повільніше.  Руйнуванню  звичайно піддається більш активний метал. Таким чином, електрохімічна корозія – це окиснення металу, яке супроводжується виникненням гальванічних пар.

До  електрохімічної  корозії  відносять  всі  випадки  в  присутності  вологи . Їй  піддаються  підводні  частини  суден ,  парові  котли ,  металеві  споруди  та  конструкції  під  водою ,  прокладені  під  землею  трубопроводи .

Різні  метали  кородують  неоднаково .  Одні  кородують  швидко , інші  виявляються  більш  стійкими . Але  немає  ні  одного  металу , який  би  був  абсолютно  стійким  до  корозії . Можна  говорити  лише  про    стійкість  при  даних  умовах  навколишнього  середовища . Навіть  благородні  метали  руйнуються  у  певних  випадках : наприклад ,  платина  кородує ,  якщо  її  занурити  у  „ царську  воду „.

                 Станція «Історична»        (Повідомлення історика) Слово  „ корозія „ походить  від  латинського  corrodere , що  означає  роз’їдати . Хоча  корозію  частіше  всього  пов’язують  з  металами , їй  піддаються  також  каміння ,  пластмаси  та  інші  полімерні  матеріали .

Люди  издавна  гадали ,

Как  металлы  уберечь .

И  теорию  создали .

Вот  о  ней  как  раз  и  речь .

Щоб  боротися  з  іржею , необхідно  знати , як  вона  утворюється .  Нелегко  було  визначити  стародавнім  вченим   причину  руйнування  металів . Влучно  відображає  відношення  багатьох  поколінь  до  корозії  повна  гіркоти  фраза  Плінія  Старшого , який  стверджував , що  „ іржавіння  прокляттям  лежить  на  залізі „.

У  свій  час  Ломоносов  висловив  думку , що  при  прожарюванні  метали  сполучаються  з  повітрям ,  утворюючи  окалину . Так  з’явилася  перша  наукова   теорія  хімічної  корозії .  Електрохімічну  корозію  вивчали  Деві ,  Фарадей .  Теорія  про  корозію  металів  остаточно  сформувалась  у  наш  час . У  найпростішому  виді  вона  виглядає  так :  при  стиканні  з  електролітом  на  поверхні  металу  виникають  гальванічні  елементи .

Станція «Економічна»   (Повідомлення економіста)

Корозія  металів  завдає  великої  шкоди  економіці . Людство  несе  великі  матеріальні  втрати  в  результаті  корозії  трубопроводів , деталей  машин , суден ,  мостів ,  морських  конструкцій  і  технологічного  обладнання .  Корозія  призводить  до  зменшення  надійності  роботи  апаратів  високого  тиску,  лопатей  і  роторів  турбін ,  деталей  літаків  і  суден . Вона  призводить  до втрат  сировини  і  продукції ( втрата  нафти . газів , води ) , до  енергетичних  затрат , які викликані  відкладенням  іржі  в  трубопроводах .  Спеціалісти  підрахували ,  що  вартість  втрат ,  пов’язаних  з  корозією ,  складає  3 – 4 % валового  національного  доходу .

Станція «Інженерна» (Виступ інженера»

Ще  великий  Гете  сказав : «Просто  знати  ще  не  все , знання       потрібно  використовувати». Електричний  струм ,  головна  зброя  у  цій  боротьбі , нагадує  меч , всі  види  ізолюючих  покриттів – лати .  Поєднання  електрохімічного  захисту  та  антикорозійних  покриттів  дасть  найбільший  економічний  ефект .

Пасивація  металів ,-  тобто  утворення  на  поверхні  металу   міцної  захисної  плівки . Так  концентровані  нітратну  і  сульфатну  кислоти  можна  перевозити  в  стальних  цистернах .

Станція «Експериментальна» ( повідомлення юних хіміків) (демонстрація результатів експерименту)

Ми провели такий експеримент. У 6 скляних посудин помістили рослини із акваріуму і налили в них  води із того ж акваріуму.

У першу помістили залізний цвях і шматочок  цинку.

У другу – залізний цвях і шматочок олова.

У третю – залізний цвях і шматочок свинцю.

У четвертю – залізний цвях і шматочок мідного дроту.

У п’яту – лише залізний цвях.

А шосту  ми залишили для порівняння.

Наш експеримент тривав тиждень. Результати спостережень ми записували у щоденник.

1 день – ніяких змін. 2 день – почалася корозія . 3, 4 дні – посилюється корозія. 5 день – вода мутнішає, появився запах гнилі, а рослини почали покриватися нальотом у вигляді слизу (плісняви).

(Учні роблять висновок , що потрібно дотримуватись правил поведінки  біля водоймищ, не кидати в них металеві предмети, бо це загрожує шкідливими наслідками для мешканців водойм)

 

      Станція «Поміркуй»1 . Чи  у  всіх  випадках  корозія  шкідлива ?

(Ні , не  завжди . Явище  корозії  використовують  для  очищення  поверхні  листів  та  труб  від  окалини .  Цей  метод  був  відомий  ще  дамаським  майстрам та уральським  умільцям . Для  зняття  окалини  вони  занурювали  шаблі  у  розчин  сульфатної  кислоти  з  різними  добавками – пивних  дріжджів , борошна , крохмалю .)

ІУ. Закріплення вивченого матеріалу

Станція «Перевірна».  Учні , давайте перевіримо свої знання  . Поділимось на групи і по черзі спробуємо дати відповідь на  питання.

Питання по корозії

1.Поясніть, що таке корозія.(руйнування металів під дією факторів зовнішнього середовища)

2.Поясніть на прикладі заліза, до яких втрат призводить корозія( З доісторичних часів людство виплавило близько 20 млрд. т заліза. Із них корозія(іржа) «з’їла» 14 млрд. т)

3.Які види корозії ви знаєте за механізмом перебігу корозійних пошкоджень? (хімічну, електрохімічну)

4.Які ви знаєте способи захисту металів від корозії?( захисні покриття,зміна складу середовища, протекторний захист)

5.Чи існують метали,що здатні самі себе захистити від корозії? (Алюміній, цинк. На їх поверхні під дією повітря утворюється стійка захисна оксидна плівка)

6. Що означає термін «олов’яна чума»? У чому його суть ?(алотропія олова, зміна кристалічної структури металу за низьких температур)

У. Домашнє завдання.  1.Опрацювати параграф підручника.

2.Як ви можете  захищати землю від забруднення металами (збирати металобрухт)

3.Поцікавтеся  який метал у сучасному світі найбільш дорогий (каліфорній

0, 001мг його коштує 10 дол.)

4. Спробуйте придумати кросворд з ключовим словом «Корозія»

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

22 (113.0 KiB, Завантажень: 20)

ЗАВАНТАЖИТИ

Для скачування файлів необхідно або Зареєструватись

Урок 22 (47.0 KiB, Завантажень: 28)

завантаження...
WordPress: 22.92MB | MySQL:26 | 0,418sec