Презентация "Коррозия" по химии – проект, доклад

Коррозия

Автор: Резванова Дарья Ученица 8 класса ГБОУ СОШ №484 Руководитель Бирюкова З.В. Учитель химии ГБОУ СОШ №484 г.Санкт – Петербург 2012 год

Исследовательская работа по химии

Спонгиоз серого чугуна

Содержание: 1.Введение 2.Теоретическая часть 3.Практическая часть Цель Методика проведения работы Экспериментальные данные 4.Анализ экспериментальных данных: -таблица образцов -фотоматериалы 5. Заключение 6. Литература

Ограда Михайловского сада. Коррозия

Коррозия Решетка Большого Конюшенного моста.

Ограда Мариинской больницы. Коррозия

Введение

Цель исследования: Изучить влияние параметров технологического режима на процесс коррозии серого чугуна. Объектом исследования: будет выступать коррозия. Предмет исследования: спонгиоз серого чугуна. Задачи исследования: Выполнить эксперимент в лабораторных условиях с конкретными образцами материала (серого чугуна) и раствора хлорида натрия; убедиться в образовании спонгиоза в растворе электролита, доказать существование коррозии, как естественного процесса, сделать выводы. Методы решения: -Изучение научной литературы -Схем и документов; -Выбор исследуемого объекта; -Сбор собственного материала, его анализ и обобщение; -Моделирование процесса коррозии. -Химический эксперимент -Материальная база (работа с родителями). Практическая значимость -Расширение собственного кругозора -Обретение опыта, знаний, навыков в постановке химического эксперимента -Результаты работы отражены в таблицах, фотокарточках, схемах. -Выводы по проделанной работе.

2.Теоретическая часть

Изделия из металлов и их сплавов под действием воздуха, дождей, почвенной влаги постепенно разрушаются в результате химических реакций, самопроизвольно протекающих между металлами и веществами, содержащимися в окружающей среде. Электрохимическая коррозия протекает при воздействии на металлы растворов и электролитов. В процессе коррозии в атомах металла нарушается связь и они переходят в виде ионов в коррозийную фазу. Попавшие в коррозийную фазу ионы образуют труднорастворимые соединения. Присутствие воды и прежде всего соли – служат хорошо проводящими электролитами. Это можно показать на двух процессах: анодном и катодном.[4] Анодный процесс: Ме→Ме2+ + 2е ионы металла переходят в раствор.(эквивалентное количество электронов остается на поверхности металла). Катодный процесс – ассимиляция (поглощение) избыточных электронов в металле какими-либо деполяризаторами. Примеры катодной реакции: 2H+ +2е → Н2 _восстановление ионов водорода О2 + 2Н2О + 4е→4ОН - реакция восстановления молекул кислорода в нейтральных, щелочных средах. O2 + 4H+ + 4e → 2H2O восстановление молекул кислорода в кислых средах.

По Г.В. Акимову, предполагается существование отдельных участков поверхности, на которых происходят сопряженные реакции разряда катионов избыточными электронами (катодные участки); следовательно, поверхность коррозирующего материала можно представить как более или менее сплошную систему микро и макро коррозийных пар.[4] Мы посчитали, что наличие микропар- один из возможных путей коррозийного процесса, который будет присутствовать в практической части работы. Спонгиоз можно встретить у серого чугуна, подвергаемого воздействию солевых растворов, содержащих преимущественно хлориды. Так губчатость можно наблюдать у различных деталей чугунного кружева нашего города, трамвайных путей, различных насосов. Причем внешняя форма деталей, поражённых губчатостью, почти не изменяется.

3. Практическая часть

3.1. Цель: исследовать cпонгиоз серого чугуна при различной концентрации коррозийной среды. 3.2. Методика проведения работы. Опыт №1 1)Приготовили растворы №1,№2,№3,№4,№5. Подготовили образцы из серого чугуна №1,№2,№3,№4,№5. 2) Образцы из серого чугуна с №1 по №5 погрузили соответственно в растворы с №1 по №5 на 1 месяц. 3) Образцы через 1 месяц извлекли, высушили на воздухе. Состав растворов для опытов №1и №2 Таблица №1

Опыт №1.Наблюдения за спонгиозом образцов Таблица №2

Опыт №2 1)Приготовили точно такие же растворы, как и в первом опыте №1-№5. Подготовили образцы из серого чугуна №1-№5. 2) Образцы с №1 по №5 подвесили на инертные нити и погрузили в растворы соответственно с №1 по №5. Для ускорения процесса коррозии раствор перемешивали. Значительное ускорение испытаний достигается при переменных условиях коррозии, когда образец некоторое время находился в растворе, а затем извлекался на воздух, и коррозия протекала в плёнке влаги. Поэтому попеременно то опускали, то извлекали образцы. 3)Через пять дней образцы извлекли и просушили.

Опыт №1.№2 Коррозийные испытания. Коррозийную стойкость материалов можно проверить в условиях эксплуатации соответствующих машин, приборов и, конечно, чугунных оград после их установления. Коррозийная стойкость оценивается на основе наблюдений над образцом и над раствором, вступающим в коррозию. С этой же целью применяют фотографирование образца, а также макро- и микроисследования. Основные качественные показатели коррозии: определение числа коррозийных центров, определение времени появления первого центра, изменение толщины образца, определение убыли или прибыли в весе, качественный анализ пробы раствора. Расчет ведется по десятибалльной шкале коррозийной стойкости материалов.[4]

Шкала коррозийной стойкости материалов Таблица №3

3.Практическая часть

Показатель коррозии, которым выражается в десятибалльной шкале скорость коррозии, нумеруется непосредственно лишь при равномерной коррозии. При неравномерной коррозии он может быть рассчитан по формуле: A=B x876:Сх100 А - глубинный показатель. В - осевой показатель г/м2- час С – плотность г/см3 [4] Мы не будем прибегать к этим способам, мы просто визуально определим коррозийную стойкость серого чугуна в различных средах. Определение коррозийной стойкости серого чугуна Таблица №4 Опыт №1,№2

4.Анализ экспериментальных данных

Мы объяснили это тем, что в процессе диссоциации в растворе окажутся ионы Na+ , Cl-, OH-, Н+. В результате анодного процесса ионы железа перейдут в раствор (на чугуне образуются анодные участки) и катодные участки (восстановление ионов водорода). Где меньше соли, там больше ионов железа перейдёт в раствор. А там, где больше соли, вода начинает испаряться и будут образовываться солевые отложения, металл меньше прокорродирует. Таким образом мы доказали, что серый чугун подвержен спонгиозу, который зависит от коррозийной среды. И наши результаты могут пригодиться в дальнейшем, при изучении этой темы.

Исследование показало, что внешняя форма образцов (с №1 по №5) пораженных губчатостью в обоих опытах не изменилась. Визуально наблюдается графитизация образцов чугуна. В опытах получились следующие результаты: чем ниже концентрация раствора, тем у образца ниже коррозийная стойкость и тем больше у него наблюдается спонгиоз.

Фотоматериалы 1 2 3 4 5 6 7

5.Заключение

Данная работа находит применение на промышленных предприятиях (раствор хлорида натрия подают центробежными насосами в электролизёры для получения химических продуктов: щёлочи (NaOH), хлора)[4] и на уроках при изучении коррозии металлов, но, безусловно, лично для нас было очень важно разобраться в этом процессе,теперь нам стало понятно, как разрушается чугунное кружево Петербурга и его трамвайные пути. Один из наиболее опасных видов коррозии- точечная. Она заключается в образовании сквозных поражений – питтингов. Местной коррозии благоприятствуют морская вода, растворы солей (галогенидных: хлорид натрия, магния). Опасность местной коррозии состоит в том, что ,снижая прочность отдельных участков она резко уменьшает надежность конструкций, сооружений, портит всю красоту чугунных оград. Особенно большие неприятности связаны с хлоридом натрия, разбрасываемым в зимнее время на дорогах и тротуарах для удаления снега и льда. Под действием соли и растаявшего снега разрушаются нижние части чугунных решёток, ограда теряет устойчивость и обваливается, если её вовремя не начать реставрировать. Вследствие плавления снега образуются растворы стекающие в канализационные трубы. Хлориды являются активаторами коррозии и приводят к ускоренному разрушению металлов, в частности транспортных средств и подземных коммуникаций. Для работников коммунального хозяйства привлекательность хлорида натрия заключается в его дешевизне. Пока не известно более дешёвое и эффективное средство. Выход один- вовремя убирать снег. Коррозия металлов наносит большой вред экономике и искусству, разрушая памятники. Человечество несёт огромные материальные, и даже национальные потери в результате коррозии произведений творчества из металла (монументы, ограды, детали архитектурного убранства). Поэтому изучение явления коррозии, нахождения каких-то новых методов борьбы с коррозией является одной из важнейших проблем в современном мире. Мы признательны школе, своему учителю, родителям за поддержку при выполнении данной работы.

6.Литература

1) «Химия вокруг нас» под редакцией Ю.Н. Кукушкина. Москва Издательство «Высшая школа» 1992, стр 131-151. 2) «Неорганическая химия» Ю.В. Ходаков, Д.А.Эпштейн. Москва Издательство «Просвещение» 1988, стр 112-115. 3) «Неорганическая химия» Л.А. Николаев. Москва Издательство «Просвещение» 1982, с 490-495. 4) «Прикладная электрохимия» Н.П. Федотьев, А.Ф. Алабышев. Издательство Госхимздат Ленинград 1962, стр 137-145. 5) «Лабораторные работы по общей химии» под редакцией Стругацкого М.К. Издательство «Высшая школа» Москва 1983, стр. 69-74. 6) «Советы заводскому технологу» справочное пособие под редакцией Попилова Л.Я. Издательство Госхимздат Ленинград 1985, стр.432, 443,

Спасибо за внимание