Корозія металів, катодний захист від корозії

Експериментальна установка

Предмети із заліза, навіть якщо вони набагато товщі та міцніші за вироби із золота та срібла, руйнуються на повітрі, у воді або в ґрунті протягом кількох десятиліть.

Ці руйнування металів узагальнено називають корозією (лат. corrodo - гризти, роз'їдати).

Електрохімія дає можливість пояснити ці процеси і водночас показує способи захисту цінних металевих предметів і технічного обладнання.

Попередні знання

Учні вже повинні знати, які хімічні та фізичні процеси відбуваються під час корозії.

Принцип

Встановлюючи так звані захисні електроди з неблагородних металів, наприклад, магнію, в котлах, нафтових резервуарах і подібних установках зі сталі, можна значною мірою захистити їх від корозії. Сталеві кораблі захищають від впливу морської води цинковими прутами (брусками), прикріпленими ззовні, а залізні цвяхи, гвинти, кузови транспортних засобів та багато іншого захищають від корозії тонким шаром цинку (оцинкуванням).

Мета навчання

Учні спостерігають процеси корозії в кислотах, у сольових розчинах і у воді та отримують знання про захист від корозії.

Завдання

Необхідно спостерігати деякі процеси корозії в кислотах, у сольових розчинах і у воді та отримати знання щодо захисту від корозії.

• Одягніть захисні окуляри та рукавички.
• 10% розчини соляної кислоти викликають подразнення, від розчину виходять пари з різким запахом. Не вдихайте пари.
• Правила роботи з небезпечними речовинами наведено у відповідних паспортах безпеки.
• До цього експерименту застосовуються загальні інструкції щодо безпечного проведення експериментів на уроках з природничих наук.

Експериментальна установка

Ви, напевно, помічали, що багато металів, які залишаються на відкритому повітрі, вкриваються червонувато-коричневою патиною і навіть руйнуються з часом.

Таке руйнування металів називають корозією (від лат. corrodo - гризти, роз'їдати).

Електрохімія дає змогу пояснити ці процеси і водночас показує способи захисту цінних металевих предметів і технічного обладнання.

Поспостерігайте за деякими корозійними процесами в кислотах, у розчинах солей та у воді.

Які висновки про захист від корозії можна зробити під час експериментів?

Помістіть чотири мензурки (50 мл) у блок вимірювальних комірок так, щоб вони надійно стояли.

Додайте 25 мл 10%-вої соляної кислоти в кожну з трьох мензурок (будьте обережними, поводячись із кислотами!), у четверту мензурку додайте такий самий об'єм розведеного розчину сульфату міді (приблизно 0,1 моль/л).

Помістіть смужку листової міді в першу мензурку з кислотою, смужку листового заліза в другу мензурку з кислотою і смужку листового цинка в третю мензурку з кислотою (залиште їх там на короткий час!). Додайте шматочки залізної вати (близько 0,3 г) у розбавлений розчин сульфату міді. Спостерігайте за металами.

Підготовка мензурок

Затисніть пари смужок листового металу з одного кінця затискачем типу "крокодил" (рис. вгорі праворуч) так, щоб смужки мали провідний контакт одна з одною. Нижні кінці смужок листового металу повинні знаходитися на відстані 15-20 мм одна від одної.

Комбінуйте пари таким чином:

• цинкова смужка з мідною смужкою,
• залізна смужка з мідною смужкою,
• залізна смужка з цинковою смужкою.

Помістіть ці пари смужок у розбавлену соляну кислоту (рис. внизу праворуч) і спостерігайте.

Обережно злийте кислоту з мензурок.

Потім наповніть їх водопровідною водою і помістіть в одну з цих мензурок короткозамкнений елемент зі смужок заліза і міді, ретельно очищених наждачним папером, у другу - елемент зі смужок заліза і цинку, а в третю - тільки одну смужку заліза (мал. праворуч).

Залиште цю установку принаймні до наступного дня, а потім подивіться на металеві смужки і воду.

Залиште цю установку принаймні до наступного дня