Получение металлов коррозия металлов

Обновлено: 04.01.2025

Цель урока: познакомить с природными соединениями металлов и с самородными металлами; дать понятие о рудах и металлургии, рассмотреть такие ее разновидности, как пиро–, гидро–, электрометаллургия, термическое разложение соединений металлов.

Вложение	Размер
tema2.10.2_metally.docx	26.01 КБ

Предварительный просмотр:

Тема:2.10.2 Металлы. Коррозия металлов. Получение

Урок на тему: Общие способы получения металлов.

Цель урока: познакомить с природными соединениями металлов и с самородными металлами; дать понятие о рудах и металлургии, рассмотреть такие ее разновидности, как пиро–, гидро–, электрометаллургия, термическое разложение соединений металлов.

Природные соединения металлов.

Металлы могут встречаться в природе или в виде простого вещества или в виде сложного вещества.

Металлы в природе встречаются в трёх формах:

в свободном виде встречаются золото и платина; золото бывает в распыленном состоянии, а иногда собирается в большие массы ? самородки. Так в Австралии в 1869 году нашли глыбу золота в сто килограммов весом. Через три года обнаружили там же еще большую глыбу весом около двухсот пятидесяти килограммов. Наши русские самородки много меньше, и самый знаменитый, найденный в 1837 году на Южном Урале, весил всего около тридцати шести килограммов.
2) в самородном виде и в форме соединений могут находиться в природе серебро, медь, ртуть и олово;
3) все металлы, которые в ряду напряжений находятся до олова, встречаются только в виде соединений.

Чаще всего металлы в природе встречаются в виде солей неорганических кислот:

хлоридов - сильвинит КСl • NaCl, каменная соль NaCl;

нитратов – чилийская селитра NaNO 3 ;

сульфатов – глауберова соль Na 2 SO 4 10 H 2 O, гипс CaSO 4 • 2Н 2 О;

карбонатов – мел, мрамор, известняк СаСО 3 ,

сульфидов серный колчедан FeS 2 , киноварь HgS, цинковая обманка ZnS;

фосфатов – фосфориты, апатиты Ca 3 (PO 4 ) 2 ;

оксидов – магнитный железняк Fe 3 O 4 , красный железняк Fe 2 O 3 , бурый железняк.

Минералы и горные породы, содержащие металлы и их соединения и пригодные для промышленного получения металлов, называются рудами .

Отрасль промышленности, которая занимается получением металлов из руд, называется металлургией. Так же называется и наука о промышленных способах получения металлов из руд.

- Какой основной химический процесс лежит в основе получения металлов?

1 . Пирометаллургический способ .

Это восстановление металлов из их руд при высоких температурах с помощью восстановителей неметаллических ? кокс, оксид углерода (II), водород; металлических ? алюминий, магний, кальций и другие металлы. .

Cu +2 O + H 2 = Cu 0 + H 2 O (водородотермия)

Получение железа из оксида с помощью алюминия.

Fe +3 2 O 3 +2Al = 2Fe 0 + Al 2 O 3 (алюмотермия)

Для получения железа в промышленности железную руду подвергают магнитному обогащению:

3Fe 2 O 3 + H 2 = 2Fe 3 O 4 + H 2 O или

3Fe 2 O 3 + CO = 2Fe 3 O 4 + CO 2

а затем в вертикальной печи проходит процесс восстановления:

Fe 3 O 4 + 4H 2 = 3Fe + 4H 2 O

Fe 3 O 4 + 4CO = 3Fe + 4CO 2

2 . Гидрометаллургический способ основан на растворении природного соединения с целью получения раствора соли этого металла и вытеснением данного металла более активным. Например, руда содержит оксид меди и ее растворяют в серной кислоте:

CuO + H 2 SO 4 = CuSO 4 + H 2 O, затем проводят реакцию замещения

CuSO 4 + Fe = FeSO 4 + Cu.

Это способы получения металлов с помощью электрического тока (электролиза).

Этим методом получают алюминий, щелочные металлы, щелочноземельные металлы. При этом подвергают электролизу расплавы оксидов, гидроксидов или хлоридов:

катод Na + + e > Na 0 ¦ 2

анод 2Cl ? ?2e > Cl 2 0 ¦ 1

суммарное уравнение: 2NaCl = 2Na + Cl 2

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

По химическим свойствам металлы подразделяют на:

1 )Активные (щелочные и щелчноземельные металлы, Mg, Al, Zn и др.)

2) Металлы средней активности (Fe, Cr, Mn и др.) ;

3 )Малоактивные (Cu, Ag)

4) Благородные металлы – Au, Pt, Pd и др.

1.Взаимодействие с водородом

Реагируют при нагревании металлы IA и IIA группы, кроме бериллия. Образуются вещества- гидриды, остальные металлы не реагируют.

2K + H ₂ = 2KH (гидрид калия)

Реагируют все металлы, кроме золота, платины.

Щелочные металлы при нормальных условиях образуют оксиды, пероксиды, надпероксиды (литий – оксид, натрий – пероксид, калий, цезий, рубидий – надпероксид

4Li + O2 = 2Li 2 O (оксид)

2Na + O 2 = Na 2 O 2 (пероксид)

Остальные металлы главных подрупп при нормальных условиях образуют оксиды со степенью окисления, равной номеру группы 2Сa+O 2 =2СaO

галогениды (фториды, хлориды, бромиды, иодиды). Щелочные при нормальных условиях с F, Cl , Br воспламеняются:

2Na + Cl 2 = 2NaCl (хлорид)

Щелочноземельные и алюминий реагируют при нормальных условиях:

Металлы побочных подгрупп при повышенных температурах

Cu + Cl ₂ = Cu ⁺ ²Cl ₂ Zn + Cl ₂ = ZnCl ₂

4.взаимодействие с серой

Реагируют все металлы, кроме золота и платины

с серой – сульфиды:

5 . взаимодействие с фосфором и азотом

протекает при нагревании (исключение: литий с азотом при нормальных условиях) :

с фосфором – фосфиды: 3Ca + 2P =Са 3 P 2 ,

С азотом – нитриды 6Li + N 2 = 3Li 3 N (нитрид лития) (н.у.)

6. взаимодействие с углеродом и кремнием

протекает при нагревании:

С углеродом образуются карбиды:

2Li + 2C = Li 2 C 2 ,

7.взаимодействие металлов с водой :

С водой реагируют металлы, стоящие до водорода в электрохимическом ряду напряжений Щелочные и щелочноземельные металлы реагируют с водой без нагревания , образуя растворимые гидроксиды( щелочи ) и водород, алюминий (после разрушения оксидной пленки - амальгирование), магний при нагревании, образуют нерастворимые основания и водород.

2Na + 2HOH = 2NaOH + H 2 ↑
Сa + 2HOH = Ca(OH) 2 + H 2 ↑

2Аl + 6Н 2 O = 2Аl(ОН) 3 + ЗН2↑

Остальные металлы реагируют с водой только в раскаленном состоянии , образуя оксиды (железо – железную окалину)

8.взаимодействие металлов с оксидами

Металлы (Al, Mg,Са ), восстанавливают при высокой температуре неметаллы или менее активные металлы из их оксидов → неметалл или малоактивный металл и оксид (кальцийтермия, магнийтермия, алюминотермия)

2Al + Cr2O3 = 2Cr + Al2O3

ЗСа + Cr ₂ O ₃ = ЗСаО + 2Cr (800 °C)

9.взаимодействие металлов со щелочами

Со щелочами взаимодействуют только те металлы, оксиды и гидроксиды которых обладают амфотерными свойствами ((Zn, Al, Cr(III), Fe(III) и др. РАСПЛАВ → соль металла + водород.

2NaOH + Zn → Na 2 ZnO 2 + H 2 ↑ (цинкат натрия)

2Al + 2(NaOH · H 2 O) = 2NaAlO 2 + 3H 2
РАСТВОР → комплексная соль металла + водород.

10.взаимодействие с кислотами ( кроме HNO 2 и Н 2 SО 4 (конц.))

Металлы, стоящие в электрохимическом ряду напряжений металлов левее водорода, вытесняют его из разбавленных кислот → соль + водород

Запомни! Азотная кислота никогда не выделяет водород при взаимодействии с металлами .

Мg + 2НС1 = МgСl 2 + Н 2 ↑
Al + 2НС1 = Al ⁺ ³Сl ₃ + Н 2 ↑

11.взаимодействие с солями .

Активные металлы вытесняют из солей менее активные. Восстановление из растворов:

Активная лекция: Коррозия металлов. Общие способы получения металлов-металлургия.

Тема занятия: Коррозия металлов. Общие способы получения металлов-металлургия.

1. Особенности электронного строения их атомов.

2. Положение металлов в периодической системе.

3. Металлическая химическая связь.

4. Физические свойства металлов

5. Химические свойства металлов.

6. Способы получения металлов.

7. Коррозия металлов

Задание 1(пункты 1-6) Составить краткий конспект (обобщить знания по теме «Металлы как простые вещества»), используя прием пометки на полях:

-«галочка» ставится на полях, когда то, что вы записываете вам известно.

+ - знак «плюс» обозначает новую информацию

- знак «минус» ставится, если материал противоречит тому, что вы ранее знали

?- знак «вопроса» ставится, если материал вызвал затруднения и студент желает получить дополнительную информацию

! Для работы рекомендуется воспользоваться материалом

учебника Саенко О. Е. «Химия» Гл.7 , §1.,

+ материал предложенный ниже.

1. Особенности электронного строения металлов.

Металлы - это химические элементы, атомы которых отдают электроны внешнего (а иногда предвнешнего) электронного слоя, превращаясь в положительные ионы. Металлы – восстановители Ме 0 – nе = Ме n+ . Это обусловлено небольшим числом электронов внешнего слоя (в основном 1 - 3), большим радиусом атомов, вследствие чего эти электроны слабо удерживаются с ядром.

2. Положение металлов в ПСХЭ.

Легко увидеть, что большинство элементов ПСХЭ – металлы (92 из 114).

Металлы размещены в левом нижнем углу ПСХЭ. Это все элементы, расположенные ниже диагонали В – А t , даже те у которых на внешнем слое 4 электрона ( Je , Sn , Pb ), 5 электронов ( Sb , Di ), 6 электронов ( Po ), так как они отличаются большим радиусом. Среди них есть s и p -элементы – металлы главных подгрупп, а также d и f металлы, образующие побочные подгруппы.

В соответствии с местом, занимаемым в периодической системе, различают переходные (элементы побочных подгрупп) и непереходные металлы (элементы главных подгрупп). Металлы главных подгрупп характеризуются тем, что в их атомах происходит последовательное заполнение электронных s- и р-подуровней. В атомах металлов побочных подгрупп происходит достраивание d- и f-подуровней.

Закономерности в изменении свойств элементов – металлов.

Признаки сравнения

В главной подгруппе

Число электронов на внешнем слое

У элементов – металлов побочных подгрупп свойства чуть-чуть другие.

В побочных подгруппах ( Cu , Ag , Au ) – активност ь элементов – металлов падает. Эта закономерность наблюдается и у элементов второй побочной подгруппы Zn , Cd , Hg . У элементов побочных подгрупп – это элементы 4-7 периодов – с увеличением порядкового элемента радиус атомов изменятся мало, а величина заряда ядра увеличивается значительно, поэтому прочность связи валентных электронов с ядром усиливается, восстановительные свойства ослабевают.

3. Металлическая химическая связь. Кристаллические решетки.

Все металлы являются кристаллическими телами, имеющими определенный тип кристаллической решетки, состоящей из малоподвижных положительно заряженных ионов, между которыми движутся свободные электроны (так называемый электронный газ). Такой тип структуры называется металлической связью.

Тип решетки определяется формой элементарного геометрического тела, многократное повторение которого по трем пространственным осям образует решетку данного кристаллического тела.

Обобщим сведения о типе химической связи, образуемой атомами металлов и строение кристаллической решетки:

- сравнительно небольшое количество электронов одновременно связывают множество ядер, связь делаколизована;

- валентные электроны свободно перемещаются по всему куску металла, который в целом электронейтрален;

- металлическая связь не обладает направляемостью и насыщенностью.

6. Способы получения металлов

Существуют несколько основных способов получения — металлов.
а) Пирометаллургия – это получение металлов из их соединений при высоких температурах с помощью различных восстановителей (C, CO, H₂, Al, Mg и др.).

— из их оксидов углем или оксидом углерода (II)
ZnО + С = Zn + СО
Fе₂О₃ + ЗСО = 2Fе + ЗСО₂
— водородом
WO₃ + 3H₂ =W + 3H₂O
СоО + Н₂ = Со + Н₂О
— алюминотермия
4Аl + ЗМnО₂ = 2А1₂О₃ + ЗМn
б) Гидрометаллургия – это получение металлов, которое состоит из двух процессов: сначала природное соединение металла (оксид) растворяют в кислоте, в результате чего получают соль металла. Затем из полученного раствора необходимый металл вытесняют более активным металлом. Например:

в) Электрометаллургия – это получение металлов при электролизе растворов или расплавов их соединений. Роль восстановителя при этом играет электрический ток.

СuСl₂ → Сu 2 + 2Сl -
Катод (восстановление): Сu 2+ - 2е - = Сu 0

Анод (окисление): 2Cl - - 2е - = Сl°₂

Обжигом сульфидов металлов и последующим восстановлением образовавшихся оксидов (например, углем):
2ZnS + ЗО₂ = 2ZnО + 2SО₂
ZnО + С = СО + Zn
Задание 2. Изучив §7.2 учебника Габриелян О.С., ответить письменно на вопросы:

· Что такое коррозия

· Какие виды коррозии существуют (определение, пример),можно схемой !

· Перечислите основные способы борьбы с коррозией.

Контрольные вопросы (устно для самопроверки)

1. Где расположены металлы в периодической системе химических элементов Д.И.Менделеева?

2. Каковы особенности строения атомов металлов?
3. В чём различие в строении внешнего энергетического уровня у металлов и неметаллов?
4. Сколько наружных электронов имеют атомы металлов главных и побочных подгрупп?
5. В каких формах могут находиться металлы в природе? *
6. Как устроена кристаллическая решетка металлов?
7. Каковы физические свойства металлов?

8. Как можно получить металлы из их соединений?
9. Как ведут себя атомы металлов в химических реакциях и почему?
10. Какие свойства – окислителей или восстановителей – проявляют металлы в химических реакциях?
11. Расскажите об электрохимическом ряде напряжений металлов.*
12. Перечислите реакции, в которые могут вступать металлы.
13. Каково значение металлов в жизни человека?

Теоретическое занятие по теме: Металлы. Коррозия металлов. Получение

Урок на тему: Общие способы получения металлов.

Природные соединения металлов.

· в свободном виде встречаются золото и платина; золото бывает в распыленном состоянии, а иногда собирается в большие массы ? самородки. Так в Австралии в 1869 году нашли глыбу золота в сто килограммов весом. Через три года обнаружили там же еще большую глыбу весом около двухсот пятидесяти килограммов. Наши русские самородки много меньше, и самый знаменитый, найденный в 1837 году на Южном Урале, весил всего около тридцати шести килограммов.

· 2) в самородном виде и в форме соединений могут находиться в природе серебро, медь, ртуть и олово;

· 3) все металлы, которые в ряду напряжений находятся до олова, встречаются только в виде соединений.

нитратов – чилийская селитра NaNO₃;

сульфатов – глауберова соль Na₂SO₄ 10 H₂O, гипс CaSO₄ • 2Н₂О;

карбонатов – мел, мрамор, известняк СаСО₃,

сульфидов серный колчедан FeS₂, киноварь HgS, цинковая обманка ZnS;

оксидов – магнитный железняк Fe₃O₄, красный железняк Fe₂O₃, бурый железняк.

Получение металлов.

1 .Пирометаллургический способ.

1. Получение меди из оксида с помощью водорода.

Cu +2 O + H₂ = Cu 0 + H₂O (водородотермия)

2. Получение железа из оксида с помощью алюминия.

Для получения железа в промышленности железную руду подвергают магнитному обогащению:

2 .Гидрометаллургический способ основан на растворении природного соединения с целью получения раствора соли этого металла и вытеснением данного металла более активным. Например, руда содержит оксид меди и ее растворяют в серной кислоте:

CuO + H₂SO₄ = CuSO₄ + H₂O, затем проводят реакцию замещения

3.Электрометаллургический способ.

анод 2Cl ? ?2e > Cl₂ 0 ¦ 1

суммарное уравнение: 2NaCl = 2Na + Cl₂

ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОВ

1)Активные (щелочные и щелчноземельные металлы, Mg, Al, Zn и др.)

2) Металлы средней активности (Fe, Cr, Mn и др.) ;

3)Малоактивные (Cu, Ag)

4) Благородные металлы – Au, Pt, Pd и др.

1.Взаимодействие с водородом

2.С кислородом

Реагируют все металлы, кроме золота, платины.

4Li + O2 = 2Li ₂O (оксид)

Остальные металлы главных подрупп при нормальных условиях образуют оксиды со степенью окисления, равной номеру группы 2Сa+O₂=2СaO

3. с галогенами

2Na + Cl₂ = 2NaCl (хлорид)

4.взаимодействие с серой

5 . взаимодействие с фосфором и азотом

с фосфором – фосфиды: 3Ca + 2P =Са ₃P₂,

С азотом – нитриды 6Li + N₂ = 3Li ₃N (нитрид лития) (н.у.)

6. взаимодействие с углеродом и кремнием

7.взаимодействие металлов с водой :

2Na + 2HOH = 2NaOH + H₂↑
С a + 2HOH = Ca(OH)₂ + H₂↑

8.взаимодействие металлов с оксидами

9.взаимодействие металлов со щелочами

2Al + 2(NaOH · H ₂O) = 2NaAlO₂ + 3H₂
РАСТВОР → комплексная соль металла + водород.

10.взаимодействие с кислотами ( кроме HNO₂ и Н ₂SО₄ (конц.))

Мg + 2НС1 = МgСl₂ + Н₂↑
Al + 2НС1 = Al ⁺ ³Сl ₃ + Н₂↑

11.взаимодействие с солями .

CuSO ₄ + Zn = Zn SO ₄ + Cu

FeSO ₄ + Cu = РЕАКЦИИ НЕТ

Восстановление металлов из расплавов их солей

3 Na + AlCl ₃ = 3 NaCl + Al

Металлы групп В реагируют с солями, понижая степень окислениЯ

2 Fe ⁺ ³ Cl ₃ + Fe = 3 Fe ⁺ ² Cl ₂

Дом задание :стр.261 параграф 8.2

Закрепление темы.

Самостоятельная работа

по теме: «Металлы»

Вариант 1 (1 бригада)

1. Закончите уравнения реакций:

2. Осуществите превращения:

Вариант 2 (2 бригада)

3. Закончите уравнения реакций:

4. Осуществите превращения:

Fe → FeCl ₂ → Fe ( OH )₂ → FeO

Дом задание : 1.стр.261 параграф 8.2 сделать краткий конспект

Выполнить самостоятельную работу

Курс повышения квалификации

Основы общей и педагогической психологии в деятельности педагога образовательного учреждения

Педагогическая деятельность в контексте профессионального стандарта педагога и ФГОС

Основы разработки онлайн-курса

«Домашнее обучение. Лайфхаки для родителей»

Краткое описание документа:

Металлы могут встречаться в природе или в виде простого вещества или в виде сложного вещества. Металлы в природе встречаются в трёх формах: в свободном виде встречаются золото и платина; золото бывает в распыленном состоянии, а иногда собирается в большие массы ? самородки. Так в Австралии в 1869 году нашли глыбу золота в сто килограммов весом. Через три года обнаружили там же еще большую глыбу весом около двухсот пятидесяти килограммов. Наши русские самородки много меньше, и самый знаменитый, найденный в 1837 году на Южном Урале, весил всего около тридцати шести килограммов.

2) в самородном виде и в форме соединений могут находиться в природе серебро, медь, ртуть и олово;

3) все металлы, которые в ряду напряжений находятся до олова, встречаются только в виде соединений.

11 класс. Химия. Общие способы получения металлов. Коррозия

Металлы присутствуют в природе как в самородном состоянии (самородные металлы), так и в виде различных соединений. В свободном состоянии присутствуют в природе металлы, которые либо плохо окисляются кислородом, либо совсем не окисляются. Например, платина, золото, серебро. Реже – медь, ртуть и некоторые другие. Самородные металлы встречаются в природе в небольших количествах в виде зерен или вкраплений в различных минералах. Лишь изредка они образуют большие куски – самородки. Самый большой самородок золота весил 112 кг. Иногда металлы практически в чистом виде содержатся в метеоритах. Так, некоторые предметы из высокочистого железа, найденные археологами, объясняются именно тем, что они были изготовлены из метеоритного железа. Но чаще всего металлы существуют в природе в связанном состоянии в составе минералов.

Минерал – это химически и физически индивидуализированный продукт природной физико-химической реакции, находящийся в кристаллическом состоянии.

Очень часто это оксиды. Например, оксид железа (III) Fe2O3 – гематит, или красный железняк. Рис. 1.

Fe3O4 – магнетит, или магнитный железняк. Нередко минералами являются сульфидные соединения: галенит ZnS, киноварь HgS.

Активные металлы часто присутствуют в природе в виде солей (сульфаты, нитраты, хлориды, карбонаты).

Минералы входят в состав горных пород и руд. Рудами называются природные образования, содержащие минералы в таком количестве, чтоб из этих руд было выгодно получать металлы. Обычно перед получением металла из руды руду обогащают, удаляя пустую породу и различные примеси. При этом образуется концентрат, который и является исходным сырьем для металлургической промышленности.

Существуют различные способы обогащения руды. Один из них – флотация.

Для получения металлов из руд необходимо перевести металлы из руд в какую-нибудь единую форму, чаще всего в форму оксидов.

2CuS +3 O2 2CuO + 2SO2

4FeS2 +11O2 2Fe2O3 + 8SO2

Полученные оксиды можно восстанавливать несколькими способами.

1. Один из основных – это металлотермия.

Cr2O3 +2 Al 2Al2O3 + 2Cr

Fe2O3 +3Mg 3MgO + 2Fe

Можно проводить восстановление и другими веществами.

NiO + H2 → Ni + H2O

2. Термическое разложение соединений металлов.

Этот метод применяется для получения высокочистых металлов.

3. Электролитическое получение металлов.

Металлы, особенно активные, можно получить при электролизе расплавов электролитов. Для щелочных металлов – это единственный способ их получения. Возможно получение металлов при электролизе водных растворов солей. Катионы металлов, расположенных в электрохимическом ряду напряжений до водорода, разряжаются на катоде в той или иной степени одновременно с молекулами воды. А в случае солей металлов, расположенных правее водорода, на катоде получается только соответствующий металл.

4. Более активный металл вытесняет менее активный из раствора его соли.

CuSO4 + Fe → FeSO4 + Cu

В таких реакциях нельзя использовать щелочные и щелочноземельные металлы, потому что они реагируют с водой.

Коррозия – самопроизвольное разрушение металлов и сплавов под воздействием окружающей среды. Коррозию металлов и сплавов вызывают такие компоненты окружающей среды, как вода, кислород, оксиды углерода и серы, содержащиеся в воздухе, морская вода и грунтовые воды.

По типу агрессивных сред, в которых протекает коррозия, она может быть следующих видов:

- Коррозия в неэлектролитах

- Коррозия в электролитах

Рис. 2

Чаще всего коррозии подвергаются изделия из железа. Рис. 2.

Особенно сильно корродируют металлы во влажном воздухе и в воде. В повседневной жизни для сплавов железа чаще всего использую термин «ржавление». Химически чистое железо ржавеет медленно, техническое железо, содержащее различные примеси, ржавеет быстро. Коррозия зависит не только от химического состава объекта, но и от того, какие примеси и в каком количестве этот объект содержит.

1. Коррозия (от латинского «corrodere» разъедать) – самопроизвольный окислительно-восстановительный процесс разрушения металлов и сплавов вследствие взаимодействия с окружающей средой.

2. Виды коррозии: химическая и электрохимическая

I. Химическая – коррозия, обусловленная взаимодействием металлов с веществами, содержащимися в окружающей среде (газами или электролитами), при этом происходит окислительно-восстановительное разрушение металла без возникновения электрического тока в системе.

Газовая - химическая коррозия, обусловленная взаимодействием металлов с газами.

Основной окислитель – кислород воздуха.

Процессы химической коррозии железа:

4Fe + 3O2 = 2Fe2O3

3Fe + 3O2 = FeO·Fe2O3 (смешанный оксид железа (II, III) )

4Fe + 3O2 + 6H2O = 4Fe(OH)3 (на воздухе в присутствии влаги)

Fe(OH)3 t °C→ H2O + FeOOH (ржавчина)

3Fe + 4H2O(пар) = Fe3O4 + 4H2

2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3

II. Электрохимическая – окислительно-восстановительное разрушение сплавов и металлов, содержащих примеси, с возникновением электрического тока в системе.

АНОД (более активный металл) – разрушается

КАТОД (менее активный металл или примесь неметалла, способного + ē) – восстанавливается среда

Ме0 – nē → Men+ (процесс окисления)

кислая среда: 2H+ + 2ē → H2 (процесс восстановления)

влажный воздух: O2 + 2H2O + 4ē → 4OH- (процесс восстановления)

Электрохимическая коррозия железной детали с примесями меди во влажном воздухе.

А: Fe0 - 2ē → Fe2+ (Окисление)

К: O2 + 2H2O + 4ē → 4OH- (процесс восстановления)

Итог: 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)2 (белая ржавчина)

4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 (бурая ржавчина)

Fe(OH)3 = FeOOH + H2O

Защита от коррозии:

1). Металлические покрытия – анодное (покрытие более активным металлом Zn, Cr) – оцинкованное железо; катодное (покрытие менее активным металлом Ni, Sn, Ag, Au) – белая жесть (лужёное железо) – не защищает от разрушения в случае нарушения покрытия.

2). Неметаллические покрытия – органические (лаки, краски, пластмассы, резина - гумирование, битум);

неорганические (эмали).

3). Протекторная защита – присоединение пластины из более активного металла (Al, Zn, Mg) – защита морских судов.

4). Электрохимическая (катодная) защита – соединение защищаемого изделия с катодом внешнего источника тока, вследствие чего изделие становится катодом. Ток идёт в противоположном направлении.

5). Добавление ингибиторов ( в зависимости от природы металла –NaNO2, Na3PO4, хромат и бихромат калия, ВМС органические соединения), адсорбируются на поверхности металла и переводят его в пассивное состояние.

Способы борьбы с коррозией

1. Нанесение различных покрытий на поверхность металла (краски, эмали, другой металл). Рис. 3.

Рис. 3

2. Использование нержавеющих сплавов, добавки к железу Cr. Ni. Ti. Рис. 4.

Рис. 4

3. Введение ингибиторов коррозии.

4.Контакт с более активным металлом, протектором. Сначала будет корродировать протектор, потом защищаемый металл.

Для многих целей необходим высокочистый титан. Он широко используется в судостроении, авиации и космической технике, так как он прочный, пластичный и коррозионностойкий. Для получения высокочистого титана и некоторых других металлов используется метод йодистого рафинирования. Рис. 5. Этот метод заключается в следующем. Титан с примесями и твердый йод загружают в нижнюю часть аппарата и начинают нагревание. Образуется летучий тетрайодид титана.

Рис. 5

Который перемещается к верхней части камеры, где разлагается на металл и йод на раскаленной вольфрамовой проволоке. Примеси не проявляют таких химических свойств и поэтому в верхнюю часть камеры не переходят.

Принцип йодистого рафинирования реализуется в галогеновых лампах. Ведь вольфрам, из которых состоит лампа накаливания, с нее постепенно испаряется, из-за чего нить утончается и, в конце концов, рвется. Но при добавлении небольшого количества йода, убежавшие атомы вольфрама могут образовывать с ним летучие йодиды, которые разлагаются на раскаленные вольфрамовые нити, возвращая металл на место. Чем тоньше участок спирали, тем выше на нем температура, соответственно, тем легче и быстрее на нем разлагается иодид вольфрама. Поэтому более тонкие участки спирали залечиваются быстрее. Из-за этого срок службы галогеновых ламп в 10 и более раз превышает срок службы обычных ламп накаливания.

Читайте также: