В помощь студентам БНТУ - курсовые, рефераты, лабораторные !


Теория к ППК№3 (8-14)

8. Коррозия металлов. Виды коррозии. Химическая и электро-химическая: коррозия металлов                                                          Металлы и  их сплавы - приходя в соприкосновение с окружающей их средой (газообразной или жидкой), подвергаются с той или иной скоростью разрушению так как металлы вступают в окислительно-восстановительные реакции с веществами, находящимися в окружающей среде, и окисляются.

Самопроизвольное разрушение металлов(Δφ<0), происходящее под химическим воздействием окружающей среды, называется коррозией.Ме-л из свободного сост переходит в хим-ки связанное.

Ме-neаMen+(проц-с окисл)Ox+zeаOx-z(проц-с востан) Me+Ox=Men+Oxz-

Хим-я. коррозия окисл ме-ла под действием окр. среды в отсутствии э-та без Эл-го тока

 

К важнейшим случаям коррозии относятся коррозия в газе (газовая коррозия) и коррозия в растворах электролитов (электрохимическая коррозия-гетерогенный процесс в присутствии э-та). Коррозия в газах происходит при повышенных температурах, когда конденсация влаги на повёрхности металла невозможна. В результате газовой коррозии на поверхности металла образуются соответствующие соединений: оксиды, сульфиды и др. Газовую коррозию претерпевает  металл, подвергаемый термической обработке.  Коррозия металла, находящегося во влажной атмосфере, представляет собой электрохимическую коррозию. В результате электрохимической коррозии, окисление металла может приводить как к образованию нерастворимых продуктов (например, ржавчины), так и к переходу металла в раствор в виде ионов.

Растворенный кислород и ионы водорода важнейшие окисли­тели, вызывающие электрохимическую коррозию металлов.

Главный продукт хим коррозии образование оксидов ме-лов.Качество обр-ной оксидной плёнки оценивается с помощью фактора пилинга α=Vок-ля/Vме Vок-ляок-ля/ρ-плотность Vмесм2/моль α=1,1-1,5 то оксидная плёнка сплошная  α< 1 не сплошная α >1,6 рыхлая [-Fe|H2O,O2,CO2,SO3|Feз+[на А+ Fe-2e=Fe+2 на К- 2H++2e=H2 /2H2O+O2+4e=4OH- /O2+4H++4e=4H2O] если щелочная среда то 4OH--4e=H2O+O2φо-ль>φв-ль=> сомопроизвольно коррозируют почти все металлы.                                                                                       9. Показатели коррозии (.весовой, объемный и глубинный). Методы зашиты металлов от коррозии.                                                      Количественно процесс коррозии можно оценить:                      Весовой показатель Km=Δm/Sτ (г/м2час) Δm-масса ме-ла преврат-ся в продукт коррозии. S-площадь τ-время коррозии.                      Обьёмный показатель- Kv=V/Sτ V-обьём газа м2.S- обьём газа выделивш-ся при коррозии                                                               Глубинный показатель-П=δ/τ δ-глубина проникновения коррозии мм  П= Km8760/ρ1000 ρ-г/см3.8760-число часов в году.                Весовой и Обьёмный показатель можно связать m/Mэк(ме)=Kv/Vэк(газа)| Mэк(ме)=Mme/z г/моль |                                     Для защиты от электрохимической коррозии применяются следующие методы:                                                                                       1)применение химически стойких сплавов-- При коррозии металла, содержащего включения другого металла, могут наблюдаться, в зависимости от размеров включений, два различные случая.                        Включения инородного металла очень малы. Такие включения практически не изменяют величину потенциала основного металла в данном растворе..Включения инородного металла не столь малы. Если металл включения имеет больший потенциал, чем основной металл, то последний поляризуется анодно и скорость его коррозии возрастает.[Al содержащий включения Fe корродирует быстрее, чем Al высокой чистоты] Скорость коррозии металла повышается также при включении в него неметаллических примесей, потенциал которых выше потенциала основного металла.[включения оксидов или шлаков а стали снижают ее коррозионную стойкость] Примеси, находящиеся в окружающей среде, могут адсорбироваться на поверхности металла и также каталитически влиять на скорость коррозии

2) защита поверхности металла покрытиями-- В качестве металлов для покрытия обычно применяют металлы, образующие на своей поверхности пленки. К неметаллическим относятся покрытия лаками, красками, эмалями. Покрытия, создаваемые химической или электрохимической обработкой металла, представляют собой защидные или солевые пленки. Метод обработки внешней среды пригоден  если защищаемое изделие эксплуатируется в ограниченном объеме жидкости. (удалении из раствора, в котором эксплуатируется защищаемая деталь, растворенного кислорода (деаэрация) или в добавлении к этому раствору веществ, замедляющих коррозию,-ингибиторов. В зависимости от природы металла и раствора применяются различные ингибиторы: нитрит натрия, хромат и бихромат калия, фосфаты натрия и другие. Покрытия, применяемые для защиты металлов, подразделяются на металлические, неметаллические и образованные в результате химической или электрохимической обработки поверхности металла . Защитное действие некоторых  металлов обусловлено образованием на их поверхности весьма тонкой, но прочной оксидной пленки, препятствующей взаимодействию металла с окружающей средой

3) обработка коррозионной среды-- Заключается в устранении каррозионно активных в-в(О2,примеси)    /Деэрация /O2+Na2SO4=Na2SO4/O2+NaNO2=NaNO3/Ширроко используется применение ингибиторов-это в-ва при добовлении которых в среду уменьшается скорость коррозии.Их роль заключается в блокировке анодных и катодных процессов.К анодным ингибиорам-(KNO3)К катодным орг. в-ва                                                                                   4) электрохимические методы-- К электрохимическим методам защиты металлов относятся катодная защита и метод протекторов. При катодной защите защищаемая конструкция или деталь присоединяется к отрицательному полюсу источника электрической энергии и становится катодом. В качестве анодов используются куски железа. При надлежащей силе тока в цепи~ на защищаемом изделии происходит восстановление окислителя, процесс же окисления претерпевает вещество анода.                                                              7. Аккумуляторы (щелочные и кислотные).                            Аккумуляторы-источники Эл-кой энергии многократного действия. Они относятся к обратимым гальваническим Эл-там.Аккумуляторы состоят из батарей (ЭДС 2,1ВТ-мах) . Акк.-бывают щелочные и кислотные.Как источники Эл-кой энергии они работают в режиме галв э-та.Для восстановления Акк-ра он работает в режиме зл-за т.е. зарядки.    (-)K Pb-2e+SO4-2=PbSO4                                                                                                                                                                                                                                               .                 (+)A PbO2+2e+4H++SO4-2= PbSO4+2H2O]                                         .                 Pb+PbO3+2H2SO4=2 PbSO4+2H2O                                          .                         (-)Pb| H2SO4|PbO2(+)                                                 

Зарядка    (-)K Pb+2SO4+2e=Pb+SO4-2                                                                                                                                                                                                                                               .                 (+)A Pb+2SO4+H2O-2e= PbO2+2H2O]                                         .                 Pb+PbO3+2H2SO4=2 PbSO4+4H++O2                                          .                         2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2                                          Качество Акк можно оценить по концентрации H2SO4                                     ! При зарядке выделяется H2 [2H++2e= H2 2H2O-4e=O2+4H+] H2 соед-ся с O2 и получается гремучая смесь!

10. Электролиз растворов и расплавов.11. Последовательность электродных процессов на аноде и катоде при электролизе растворов. Схемы электролиза растворов и расплавов с инертными электродами и растворимым анодом.                                                 Электролизом называется совокупность процессов, протекающих при прохождении постоянного электрического тока через систему, состоящую из двух электродов и расплава или раствора электролита.Электрод, на котором при электролизе происходит восстановление, называется катодом, а электрод, на котором осуществляется процесс окисления-анодом. Если система, в которой проводят электролиз, содержит различные окислители, то на катоде будет восстанавливаться наиболее активный из них.При Эл-зе также выдел-ся мол-лы воды .Из нескольких возможных окисл-вост. процессов на катоде и аноде идет процесс с меньший затратой энергии.Процесс э-за записв в виде схем NaClаNa++Cl-                              K(-)Na++e=Na A(+)2Cl2e =Cl2  Рассмотрим случаи когда:                                                                                                 Эл-д­ный потен­циал процес­са востан-я                                           φ0меn+/ме>0 то Men+ne = Me Восстанав­-ся только ионы ме. Men+ φ0меn+/ме=0...-1,4В Men++ne=Me 2H2O+2e=H2+2OH- Одновременно восстанавливают­ся  ионы металла Men+ и мол-лы H2O φ0меn+/ме<1,4В 2Н2О+2е=H2+20H- Восстанав-­ся только мол-лы Н2О Электрод­ный потенциал процесса окисл-я

Инертный анод φ0An-/A<+1,5В An-ne=A Окисл-ся только анионы бескислородных кислот                                                                     φ0An-/A >+1,5В 2H2O-4e=O2+4H+ Окисляются только молек. воды или ОНионы.Анионы кисл-содерж-х кис-т неокисл-я              Растворимый метал-й анод Me-ne=Me+n Окисл-ся только  ме-л анода [CuSO4аCu+2+SO4-2 K(-)Cu+2+2e=Cu H2O A(+)SO4-2 2H2OаO2+4H+]

12. Законы Фарадея. Выход по току.                                              Количественная характеристика процессов электролиза определяется законами, установленными Фарадеем.При Эл-зе разложение хим-х соед-й равное кол-во Электр-ва выделяется на электродах массы в-в пропорц-ны  молярным массам их эквивал-ов nэк(анод)=nэк(катод) q=It I-сила тока А t-время сек                     закон Фарадея Массы в-ва  выдел-ся на Эл-дах или разлагающихся при эл-зе,пропорц-ны кол-ву прошедшего через элект-т электричества   mтеор=MэкIt/F   V=VMэкIt/F (Vo2=5.6,VСl2=VH2=11.2л/моль) m-масса образовавшегося или подвергшегося превращению вещества; Мэк-его эквивалентная масса г/моль; I- сила тока А;t-время сек; F-постоянная Фарадея (96500 Кл/моль), [I= 2,5 А, проходя через раствор электролита, за t=30 мин выделяет из раствора 2,77 г металла. Мэк-? Мэк = mFI(It) = 2,77 • 96500/(2,5 • 1800) = 59,4 г/моль. Так как прит э-зе на рядус основными процессами дополнительные процессы(..Cl2+H2O=HCl+HClO) то вводится понятие выход по току-это отношение фактич-й к массе практич-й выдел-ся в-ва Вт=мфактпракт*100%= qфакт/qпракт*100%                                                13. Общие свойства металлов. Взаимодействие металлов с водой, кислотами и щелочами.                                                                           Me-востановители Ме-ne=Men+т.е.число электронов на внешнем уровне Эл-я оболочки 1-2(4-мах).У некоторох Ме наблюдается переход эл-нов с их орбиты на ближнею орбиту(они имеют переменную степень окисления) Ме имеют низкие значения энергии необходимой для отрыва э-на.Для Ме характерны низкие значенияэлектроотрецательности-способность Эл-та притягивать Эл-ны. Ме можно разделить на легкие,тяжелые,цветные . Ме+[O2,галогены,S,C]аоксиды, карбиды,сульфиды,галнды.От индивидуальности Ме,от внешних условий эти реакции протекают по разному чем акт-е Ме тем больше разница в электроотр Ме и Окисл ΔЕ=EOме-EOокисл тем более активней протекает реа-ция.С водой реагируют только Ме гидроксиды которых растворимы в воде и имеют отр-ное значение Электр-го потан-ла.2Na+2H2O=2NaOH+H2 2Fe+3H2O=Fe2O3 +3H2.Со щелочами ме гидрооксиды которых растворимы в щелочах. Zn(OH)2+2NaOH=Na2[Zn(OH)4].                                      1.Ме+HNO3концасоль ме.+оксид азота+Н2O

N2O-акт.ме(Li-Zn)φ<-0,76В

NO-ме.ср.акт.(Сr-РЬ)-0,76В<φ<-0,13В

NO2-слаб.ме.(после H)φ>0.

2.Неме.+HNO3конца к-та(н.п.в.с.о.)+NO2+(Н2O)

ВаНзВ+3O3;PаH3P+5O4;SаH2S+6O4;SeаH2Se+6O4;

SiаH2Si+4O3;CаH2C+4O3;AsаH3As+5O4

3.Ме.+H2SO4концасоль ме.+оксид серы+Н2O

H2S -акт.ме(Li-Zn)φ<-0,76В

SO2-ме.ср.акт.(Сr-РЬ)-0,76В<φ<-0,13В

NO2-слаб.ме.(после H)φ>0.

4.Неме.+H2SO4концак-та(н.п.в.с.о.)+SO2+(H2O)

14. Способы получения металлов. Пиро- и гидрометаллургические процессы.                                                                                                    В свободном состоянии Ме встречаются крайне редко т.к. они термоденамически нестабильны(искл Pt,Ag,метеор.железо).Ме встречаются в виде соединений:Оксиды MexOy,галогены MeClx, MeBrx, MeIx,сульфиды MexSy, фосфаты Mex(PO4)y, нитраты Me(NO3)y, силикаты Mex(SiO3)y, корбонаты Mex(CO3)y, сульфаты Mex(SO4)y, некоторые минералы.Руда-это такое соединение получение из которого Ме целесообразно.Все виды получения Ме сводится к виду Меn++ne=Me.                                                                         Пирометаллургия MexOy+[Zn,Mg,Al,CO,C,H2]tаMen++…C и Co используются для получ молоакт Ме CuO+Ct=Cu+CO Fe2O3+Ct=Fe+Co (Fe3C).Металотермия Fe2O3+2Altа Al2O3+2Fe (аллюминотермия) Mo+3H2=Mo+3H2O                                                     Гидромиталургия MexOy+[к-ты,щел-чи,NH4OH,циан.мет]tаMen+р-р+. Men+р-рподвергают Эл-зу.Реакции цементации вытеснение Ме более акт. Ме [Ag(CN2)]+Zn=[Zn(CN)4]-2+2Ag                                                 Электрометаллургия при э-зе солей щелочей можно получить любой Ме.При нейтрализации р-ров солей важно получить только Ме который который в ряду напряжения стоит после Al                        a)рафинирование-очистка-в основе э-з с растворимым анодом[CuSO4аCu+2+SO42- K(-)Cu+2+2eаCu(чистый)                                                  .                                        A(+)Cu-2e=Cu+2(грязный)]                                     б)транспортные реакции- в основе лежит термическое разложение промежуточных соед-ний                                                                а)йодный методTi+I2100Cа[ Ti+I2]р-р300CаTi(чистый)+I2             б)карбонильный методFe+COа[Fe(CO)5]аFe(чистый)+5CO

 

@reg

@support17

Сейчас 19 гостей онлайн

@(c)

Copyright © 2009-2011 Support17.com
Любое использование материалов, опубликованных на support17,
разрешается только в случае указания гиперссылки на Support17.com

@s

Родоначальницей всех приборостроительных специальностей явилась кафедра «Приборы точной механики», которая была открыта в 1961 г. на машиностроительном факультете.
В 1976 г. был организован оптико-механический факультет.