ороз≥¤ метал≥в
ћетал≥чн≥ метали - метали ≥ сплави на основ≥ метал≥в -, контактуючи з навколишн≥м середовищем (газопод≥бним або р≥дким), зазнають з т≥Їю чи ≥ншою швидк≥стю руйнуванн¤. ѕричини цього руйнуванн¤ пол¤гаЇ в х≥м≥чн≥й взаЇмод≥њ: метали вступають в окислювально-в≥дновлювальн≥ реакц≥њ з речовинами, ¤к≥ знаход¤тьс¤ в навколишньому середовищ≥, й окислюютьс¤.
—амов≥льне руйнуванн¤ метал≥в, що в≥дбуваЇтьс¤ п≥д х≥м≥чним впливом навколишнього середовища, називаЇтьс¤ короз≥Їю (в≥д латинського corrodere - роз'њдати).
ќсобливо короз≥йно небезпечним може бути м≥сце контакту двох р≥знор≥дних метал≥в (контактна короз≥¤). ћ≥ж одним металом, наприклад, Fe, та ≥ншим металом, наприклад, Sn або Cu, зануреним у воду, виникаЇ гальван≥чна пара. ѕот≥к електрон≥в ≥де в≥д активн≥шого металу, що стоњть л≥в≥ше в р¤ду напруг (Fe), до менш активного металу (Sn, Cu) ≥ активн≥ший метал руйнуЇтьс¤ (кородуЇ).
—аме через це ≥ржав≥Ї луджена поверхн¤ консервних банок (зал≥зо, покрите оловом) п≥д час збер≥ганн¤ у волог≥й атмосфер≥ й через недбале користуванн¤ (зал≥зо швидко руйнуЇтьс¤ п≥сл¤ по¤ви хоч невеликоњ подр¤пини, ¤ка може контактувати з вологою). Ќавпаки, оцинкована поверхн¤ зал≥зного в≥дра довго не ≥ржав≥Ї, оск≥льки нав≥ть за на¤вност≥ подр¤пин кородуЇ не зал≥зо, а цинк (активн≥ший метал, н≥ж зал≥зо).
«агальна маса метал≥чних метал≥в, ¤к≥ використовуютьс¤ у вигл¤д≥ р≥зних вироб≥в в св≥товому господарств≥, дуже велика. “ому незважаючи на те, що звичайно швидк≥сть короз≥њ мала, щороку внасл≥док короз≥њ безповоротно втрачаЇтьс¤ величезна к≥льк≥сть металу. «а ор≥Їнтовними п≥драхунками св≥това втрата металу виражаЇтьс¤ 20 м≥льйон≥в тонн на р≥к. ѕроте ще б≥льша шкода пов'¤зана не з втратою металу, а з псуванн¤м вироб≥в, спричиненим короз≥Їю. ¬итрати на ремонт, або зм≥ну деталей суден, автомоб≥л≥в, апаратури х≥м≥чних виробництв, прилад≥в у багато раз≥в перевищують варт≥сть металу, з ¤кого њњ виготовлено. Ќарешт≥, ≥стотними бувають непр¤м≥ втрати, спричинен≥ короз≥Їю. ƒо них можна в≥днести, наприклад, вит≥канн¤ нафти або газ≥в з трубопровод≥в, що зазнали короз≥њ, псуванн¤ харчових продукт≥в, втрату здоров'¤, а ≥нод≥ ≥ житт¤ людей у тих випадках, коли це викликано короз≥Їю. ќтже, боротьба з короз≥Їю Ї дуже важливою народногосподарською проблемою. „ерез те на захист в≥д короз≥њ витрачають велик≥ кошти.
’≥м≥чна короз≥¤ маЇ м≥сце при безпосередн≥й взаЇмод≥њ металу з агресивними газами ≥ р≥динами:
2Fe + 3Cl2 = 2FeCl3; Zn + 2 HCl = ZnCl2 + H2;
3Fe + 2O2 = Fe3O4; Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2.
’≥м≥чна короз≥¤ прот≥каЇ тим ≥нтенсивн≥ше, чим активн≥ший метал, агресивне середовище ≥ вища температура.
ѕ≥д час електрох≥м≥чноњ короз≥њ маЇ м≥сце перенесенн¤ електричних зар¤д≥в електрон≥в, внасл≥док цього прот≥кають х≥м≥чн≥ процеси окисленн¤-в≥дновленн¤ (гальван≥чний елемент). ѕри цьому активний метал (в≥дновник) знаходитьс¤ в контакт≥ з менш активним металом чи сплавом (гальван≥чна пара) ≥ розчину електрол≥ту, в ¤кому знаходитьс¤ окисник.
“ак, коли активний метал, наприклад цинк, забруднений дом≥шками менш активних метал≥в (зал≥зо, м≥дь), контактуЇ ≥з слабо кислим електрол≥том, наприклад водним розчином кислотних оксид≥в, що Ї у пов≥тр≥, в розчин переход¤ть кат≥они активного металу:
Zn - 2e = Zn2+,
а електрони в≥дновника перет≥кають до осередк≥в з б≥льш низьким значенн¤м потенц≥алу (дом≥шки менш активних метал≥в) ≥ зн≥маЇтьс¤ з поверхн≥ металу йонами г≥дрогену (окисника), що Ї в розчин≥:
2Ќ+ + 2e = H2 .
—умарний процес короз≥њ, ¤кий в≥дбуваЇтьс¤ в даному гальван≥чному елемент≥ виражаЇтьс¤ р≥вн¤нн¤м:
Zn + 2H+ = Zn2+ +H2 ,
а сам гальван≥чний елемент можна передати схемою:
(-) Zn | Zn2+ (H2O) H+ | H2 (Fe) (+) .
” в≥дсутност≥ йон≥в г≥дрогену (в нейтральному середовищ≥) функц≥¤ окисника виконуЇ розчинений у вод≥ кисень (атмосферна короз≥¤):
O2 + 2 H2O + 4e = 4OH- ,
але цей процес в енергетичному план≥ менш виг≥дний, н≥ж в≥дновленн¤ йон≥в г≥дрогену, оск≥льки молекул¤рний кисень Ї хорошим окисником лише за високих температур, коли послаблюютьс¤ зв'¤зки м≥ж атомами у молекул≥. √альван≥чний елемент у випадку атмосферноњ короз≥њ цинку можна передати схемою:
(-) Zn | Zn2+(H2O) OH-`| O2(Fe) (+),
а сумарний процес короз≥њ - р≥вн¤нн¤м:
2Zn + O2 + 2 H2O = 2Zn(OH)2 .
≈лектрох≥м≥чна короз≥¤ прот≥каЇ тим ≥нтенсивн≥ше, чим б≥льша р≥зниц¤ окисно-в≥дновних потенц≥ал≥в метал≥в, що знаход¤тьс¤ в гальван≥чн≥й пар≥ б≥льш агресивн≥ше середовище ≥ б≥льша концентрац≥¤ окисника в розчин≥ електрол≥ту, вища температура. «наючи фактори, ¤к≥ спри¤ють короз≥њ, можна розробл¤ти науков≥ п≥дходи до проблеми захисту метал≥в в≥д окисленн¤ ≥ руйнуванн¤.. ќсь де¤к≥ з них:
а) захист поверхн≥ металу в≥д контакту з агресивним середовищем шл¤хом нанесенн¤ метал≥чних ≥ неметал≥чних (мастила, лаки, фарби) покритт≥в, а також пасивуванн¤ поверхн≥ металу шл¤хом утворенн¤ на н≥й оксидних, карб≥дних, н≥трид них та ≥нших захисних пл≥вок;
б) введенн¤ в активний метал легуючих дом≥шок дл¤ зближенн¤ потенц≥ал≥в або пасивуванн¤ поверхн≥ (створенн¤ сплав≥в з антикороз≥йними властивост¤ми, наприклад, нержав≥ючих сталей);
в) електрозахист - зм≥на потенц≥алу поверхн≥ активного металу в≥д зовн≥шнього джерела струму, або протекторний захист - створенн¤ над≥йного контакту з б≥льш активним металом, ¤кий буде руйнуватись;
г) зниженн¤ агресивност≥ середовища (зам≥на на менш агресивне або введенн¤ ≥нг≥б≥тор≥в - сполук, ¤к≥ спов≥льнюють прогрес окисленн¤ металу);
д) застосуванн¤ надчистих метал≥в (способи очищенн¤: електрох≥м≥чне руйнуванн¤, зонна плавка та ≥н.);
е) зам≥на метал≥в ≥ншими х≥м≥чно ст≥йкими конструкц≥йними матер≥алами;
Ї) розробка та впровадженн¤ ефективних низькотемпературних процес≥в.
—мотри другие рефераты по xимии
