• يجب أن نعرف ما هو تآكل المعادن؟
• ما هي أنواع التآكل الموجودة؟
• كيف تعمل هذه العملية؟
• ما هو دور التآكل في حياة المجتمع البشري ولماذا ندرسه؟
• وما هي طرق الحماية منه الموجودة؟

• مفهوم التآكل
• أنواع التآكل
• كيمياء عملية التآكل
• قيمة التآكل
• طرق الحماية من التآكل

تآكل

يأتي من اللاتينية "corrosio"،

مما يعني التآكل والتدمير.

• الصدأ الذي يظهر على سطح منتجات الصلب والحديد الزهر مثال ساطعتآكل.
• الصدأ يشير فقط إلى تآكل الحديد وسبائكه. المعادن الأخرى تتآكل ولكنها لا تصدأ.
• تآكل المعادن هو عملية تدمير تلقائية للمعادن والمنتجات المصنوعة منها تحت تأثير بيئة.

تصنيف التآكل

حسب طبيعة التدمير:

1. التآكل المستمر، موزع بالتساوي على كامل سطح المعدن أو السبائك (على سبيل المثال، عملية صدأ سبائك الحديد في الهواء أو تفاعلها مع الأحماض القوية).

2. التآكل المحلي (المحلي) الذي يغطي مناطق فردية:

• بقع؛
• التقرحي.
• بقعة
• نهاية إلى نهاية؛

• التآكل الكيميائي

• التآكل الكهروكيميائي.

التآكل الكيميائيالمعادن

هذا هو تدمير المعادن نتيجة تفاعلها الكيميائي المباشر مع المواد البيئية.

النوع الأكثر شيوعًا من التآكل الكيميائي هو التآكل الغازي، والذي يحدث في الغازات الجافة في ظل الغياب التام للرطوبة. تتفاعل المادة الغازية الموجودة في البيئة مع المعدن الموجود على سطح المنتج المعدني وتشكل مركبات معه.

2Fe+3SO 2 +3O 2 → الحديد 2 (لذا 4 ) 3

2Fe+3Cl 2 →2 فيكل 3

الخبرة رقم 1.تأثير الشوارد المختلفة على معدل تآكل المعادن (حسب الرقم الهيدروجيني).

• أنبوب اختبار رقم 1 -3 مل كلوريد الصوديوم، الرقم الهيدروجيني=7
• أنبوب الاختبار رقم 2 - 3 مل كلوريد الصوديوم + 2 قطرة NaOH، الرقم الهيدروجيني = 12
• أنبوب اختبار رقم 3 - حي. ماء + 2 قطرة H 2 SO 4، الرقم الهيدروجيني = 2
• أنبوب اختبار رقم 4 - ماء مقطر، الرقم الهيدروجيني=7
• أنبوب الاختبار رقم 5 - ماء الصنبور، يتم تحديد الرقم الهيدروجيني باستخدام ورق المؤشر العالمي.

أضف قطرتين من محلول ملح الدم الأحمر K3 إلى جميع أنابيب الاختبار واغمسهما في كل مسمار حديدي.

تكوين الحل

تسلسل تلطيخ

إمدادات المياه H2O.

التآكل الكهروكيميائي هو تدمير المعادن الذي يصاحب ظهوره

التيار الكهربائي.

للتآكل الكهروكيميائي

(الشكل الأكثر شيوعا للتآكل)

مطلوب دائمًا المنحل بالكهرباء (التكثيف، مياه الأمطار، وما إلى ذلك)،

التي تتلامس معها الأقطاب الكهربائية -

إما عناصر مختلفة من بنية المادة، أو مادتين متلامستين مختلفتين لهما إمكانات الأكسدة والاختزال المختلفة.

يتم تشكيل عنصر تآكل.

إنها ليست أكثر من خلية كلفانية مغلقة. ويحدث فيه انحلال بطيء للمعدن الأكثر نشاطا،

القطب الثاني في الزوج، كقاعدة عامة، لا يتآكل.

الخبرة رقم 2.التآكل الكيميائي والكهروكيميائي للزنك.

تأثير تكوين الأزواج الجلفانية على معدل تآكل الزنك.

• صب 3 مل من محلول حمض الهيدروكلوريك 2 N في أنبوبي اختبار وأضف لكل منهما حبيبة زنك. مراقبة إطلاق الغازات في أنابيب الاختبار. اكتب المعادلات الكيميائية والإلكترونية للتفاعل الذي يحدث.
• أدخل سلكًا نحاسيًا في أحد أنابيب الاختبار دون ملامسة قطعة الزنك.

هل يتفاعل النحاس مع الحمض؟

• اخفض السلك النحاسي حتى يلامس حبيبات الزنك

ماذا يحدث؟ لاحظ انطلاق الهيدروجين من سطح النحاس ومعدل التفاعل مقارنة بأنبوب الاختبار الأول. ما هو الأنود والكاثود في هذه الحالة؟

تكوين المعادلات الإلكترونية لعمليات القطب.

دعونا ننظر في التآكل الكهروكيميائي لعينة الحديد التي تحتوي على شوائب القصدير. الحديد معدن أكثر نشاطا. عند ملامسة المنحل بالكهرباء، تتأكسد بعض ذرات الحديد وتتحول إلى المحلول:

تم تدمير Fe 0 -2е= Fe 2+ (الأنود).

في بيئة حمضية. يتم تقليل أيونات الهيدروجين على القصدير (الكاثود):

2Н + + 2е- = Н 2

الحديد 0 +2H + → الحديد 2+ +H 2

في البيئات القلوية والمحايدة. يتم اختزال الأكسجين المذاب في الماء على القصدير (الكاثود)

يا 2 +2H 2 O+4e→4OH - ;

تتفاعل أيونات الحديد Fe 2+ مع أنيونات الهيدروكسيد

الحديد 2+ +2OH - → الحديد (OH) 2.

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

4Fe+ 3O2 + 6H2O = 4 Fe(OH) 3

الحديد (OH) 3 هو الصدأ.

تأتي كلمة التآكل من الكلمة اللاتينية "corrodo" - "لقضم" (تعني كلمة "corrosio" اللاتينية المتأخرة "التآكل"). يحدث التآكل بسبب التفاعل الكيميائي بين المعدن والمواد البيئية الذي يحدث عند السطح البيني بين المعدن والبيئة. في أغلب الأحيان، يكون هذا هو أكسدة المعدن، على سبيل المثال، بواسطة الأكسجين الجوي أو الأحماض الموجودة في المحاليل التي يتلامس معها المعدن. المعادن الموجودة في سلسلة الجهد (سلسلة النشاط) على يسار الهيدروجين، بما في ذلك الحديد، معرضة بشكل خاص لهذا.

التآكل الكيميائي t Fe+ 3 SO O 2 Fe 2 (SO 4) t Fe + 3 Cl 2 2 FeCl t Zn + O 2 2 ZnO يحدث التآكل في بيئة غير موصلة للكهرباء. على سبيل المثال، تفاعل المعدن مع الغازات أو السوائل الجافة - غير الإلكتروليتات (البنزين والكيروسين وما إلى ذلك)

العديد من المعادن (على سبيل المثال، الألومنيوم) عندما تتآكل تصبح مغطاة بطبقة كثيفة، فيلم أكسيدالذي لا يسمح للعوامل المؤكسدة بالاختراق في الطبقات العميقة وبالتالي يحمي المعدن من التآكل. عند إزالة هذا الغشاء، يبدأ المعدن بالتفاعل مع الرطوبة والأكسجين الموجود في الهواء.

التآكل الكهروكيميائي يحدث التآكل في وسط موصل (بالكهرباء) مع توليد تيار كهربائي داخل النظام. المعادن ليست متجانسة وتحتوي على شوائب مختلفة. عندما تتلامس مع الإلكتروليتات، تعمل بعض المناطق السطحية كأنودات، والبعض الآخر كاثودات.

دعونا نفكر في تدمير عينة الحديد في وجود شوائب القصدير. 1. في بيئة حمضية: على الحديد، كمعدن أكثر نشاطًا، عند ملامسته للكهارل، تحدث عمليات أكسدة (انحلال) المعدن وانتقال كاتيوناته إلى المنحل بالكهرباء: Fe 0 – 2 e = Fe 2 + (الأنود) عند الكاثود (القصدير) يحدث اختزال كاتيونات الهيدروجين: 2H + + 2e H 2 0 لا يتشكل الصدأ بسبب تدخل أيونات الحديد (Fe2+) في المحلول

2. في بيئة قلوية أو محايدة: Fe 0 – 2e Fe 2+ (عند الأنود) O H 2 O + 4e 4OH – (عند الكاثود) __________________________________________________________ Fe OH - Fe(OH) 2 4 Fe (OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4 Fe (OH) 3 (الصدأ)

1. صنفرة أسطح المنتج حتى لا تبقى الرطوبة عليها. 2. استخدام السبائك التي تحتوي على إضافات خاصة: الكروم، النيكل، والتي درجة حرارة عاليةعلى سطح المعدن تشكل طبقة أكسيد مستقرة (على سبيل المثال، Cr 2 O 3). سبائك الفولاذ المعروفة هي "الفولاذ المقاوم للصدأ"، والتي يتم منها استخدام الأدوات المنزلية (السكاكين والشوك والملاعق) وأجزاء الآلات والأدوات. مصنوعة.

3. تطبيق الطلاءات الواقية غير المعدنية – الزيوت غير المؤكسدة، الورنيشات الخاصة، الدهانات، المينا. صحيح أنها قصيرة العمر، لكنها رخيصة الثمن. المواد الكيميائية - الأفلام السطحية المصطنعة: الأكسيد، والنيتريد، والسيليسيد، والبوليمر، وما إلى ذلك. على سبيل المثال، تخضع جميع الأسلحة الصغيرة وأجزاء العديد من الأدوات الدقيقة للصبغ الأزرق - وهذه هي عملية الحصول على أنحف فيلم من أكاسيد الحديد على سطح منتج الصلب.

المعدن عبارة عن طلاء بمعادن أخرى تتشكل على سطحه أفلام واقية مستقرة تحت تأثير العوامل المؤكسدة. تطبيقات الكروم - طلاء الكروم، النيكل - طلاء النيكل، الزنك - الجلفنة، إلخ. يمكن أن يكون الطلاء أيضًا معدنًا سلبيًا كيميائيًا - الذهب والفضة والنحاس.

4. طرق الحماية الكهروكيميائية 4. طرق الحماية الكهروكيميائية * مضحي (أنوديك) - يتم ربط قطعة من المعدن الأكثر نشاطًا (الحامي) بالهيكل المعدني المحمي، والذي يعمل بمثابة الأنود ويتم تدميره في وجود المنحل بالكهرباء . يتم استخدام المغنيسيوم والألمنيوم والزنك كواقي لحماية هياكل السفن وخطوط الأنابيب والكابلات ومنتجات الصلب الأخرى.*الكاثود - يتم توصيل الهيكل المعدني بكاثود مصدر تيار خارجي، مما يلغي إمكانية تدميره الأنودي.

إدخال المواد - مثبطات التي تبطئ التآكل. أمثلة على استخدام المثبطات الحديثة: يتم "ترويض" حمض الهيدروكلوريك أثناء النقل والتخزين بشكل مثالي بواسطة مشتقات البوتيل أمين، وحمض الكبريتيك بواسطة حامض النيتريك؛ يتم حقن ثنائي إيثيل أمين المتطاير في حاويات مختلفة. تعمل المثبطات فقط على المعدن، مما يجعلها سلبية بالنسبة للبيئة. يعرف العلم أكثر من 5 آلاف من مثبطات التآكل. إزالة الأكسجين المذاب في الماء (نزع الهواء). تستخدم هذه العملية في تحضير المياه الداخلة إلى محطات الغلايات. 5. معالجة خاصة للكهارل أو البيئة الأخرى التي يوجد فيها الهيكل المعدني الواقي

1 من 38

العرض التقديمي - تآكل المعادن وطرق الحماية من التآكل

نص هذا العرض

درس الكيمياء حول موضوع "تآكل المعادن وطرق الحماية من التآكل"
من إعداد مدرس الكيمياء بالمدرسة الثانوية التابعة للمؤسسة العامة للدولة الجمهورية "المركز الجمهوري لإعادة تأهيل الأطفال والمراهقين" ساندوغاش كيراتوفنا ليبيسباييفا

أهداف الدرس:
تكوين فهم الطلاب لآلية عمليات التآكل وعواقبها وطرق الحماية من التآكل؛ تطوير القدرة على العمل مع الملاحظات الداعمة والملاحظة واستخلاص النتائج؛ تنمية موقف عاطفي تجاه الظاهرة قيد الدراسة.

الحديد الزهر
سبائك الحديد والكربون (2-4%)
فُولاَذ
سبائك الحديد والكربون (أقل من 2%)
تستخدم في صب الأشكال
عند إضافة عناصر صناعة السبائك، فإنه يحسن الجودة

في الثالث قبل الميلاد، تم بناء منارة على شكل تمثال ضخم لهيليوس في جزيرة رودس. كان تمثال رودس العملاق يعتبر أحد عجائب الدنيا السبع، لكنه كان موجودا لمدة 66 عاما فقط وانهار أثناء زلزال. كان لتمثال رودس هيكل من البرونز مثبت على إطار حديدي. وتحت تأثير هواء البحر الأبيض المتوسط ​​الرطب والمالح، انهار الإطار الحديدي.

ما هو رمز باريس؟ - برج ايفل. إنها مريضة بشكل غير قابل للشفاء، والصدأ والانهيار، والعلاج الكيميائي المستمر فقط يساعد في مكافحة هذا المرض القاتل: لقد تم رسمها 18 مرة، ولهذا السبب يزيد وزنها البالغ 9000 طن بمقدار 70 طنًا في كل مرة.

التآكل هو فأر أحمر يقضم الخردة المعدنية. في. شيفنر
في كل عام، يتم فقدان ما يصل إلى ربع كمية الحديد المنتجة في العالم...

أ.ن.نيسميانوف
أن تعرف هو الفوز!

رحلة عبر مملكة "الشيطان الأحمر"
فن. معلومة
فن. تجريبي
فن. عملي

تدمير المعادن والسبائك تحت التأثيرات البيئية.
تآكل

أنواع التآكل
حسب طبيعة التدمير، مستمر (عام): موحد، غير متساو محلي (محلي): نقطة، بقع، تقرحات، تحت السطح، من خلال، إلخ.

أنواع التآكل
نقطة صلبة

التقرحي بين الحبيبات

التآكل الكيميائي
- يتم تدمير المعدن نتيجة تفاعله الكيميائي مع بيئة عدوانية (الغازات الجافة والسوائل غير المنحل بالكهرباء).
تكوين القشور أثناء تفاعل المواد القائمة على الحديد عند درجات حرارة عالية مع الأكسجين: 8ē 3Fe0 + 2O20 → (Fe+2Fe2+3)O4-2
جزء من الفيديو
تجربة معملية - سلك نحاسي متوهج

التآكل الكهروكيميائي
- ينشأ تيار كهربائي في وسط المنحل بالكهرباء عند ملامسة معدنين (أو على سطح معدن واحد له بنية غير موحدة)؛ - يشبه التآكل عمل الخلية الجلفانية: حيث يتم نقل الإلكترونات من قسم من المعدن إلى قسم آخر (من المعدن إلى التضمين).
جزء من الفيديو

تتأكسد أيونات Fe2+ المتكونة عند الأنود إلى Fe3+: 4Fe2+ (aq) + O2 (g) + (2n + 4)H2O (l) = 2Fe2O3 nH2O (sol) + 8H+ (aq)
تآكل المعادن في الهواء الرطب

يتآكل الحديد قليلًا في الماء، أما في الماء النظيف فيحدث التآكل بشكل أبطأ، لأن الماء عبارة عن إلكتروليت ضعيف.
دعونا نقارن نتائج التجربتين رقم 2 ورقم 5

إضافة كلوريد الصوديوم إلى الماء يزيد من تآكل الحديد. إن الإضافة إلى محلول NaCl - NaOH، كما يتبين من التجربة، على العكس من ذلك، أضعفت التآكل، وكان هناك القليل من الصدأ.
دعونا نقارن نتائج التجربتين رقم 1 ورقم 2

الذي - التي. يعتمد معدل التآكل لمعدن معين على تكوين بيئة الغسيل. تعمل بعض مكونات البيئة التي تغسل المعدن، وخاصة أيونات الكلورين، على تعزيز تآكل المعادن، بينما يمكن لمكونات أخرى أن تضعف التآكل. يضعف تآكل الحديد في وجود أيونات OH-.

في كلتا الحالتين، يوجد الحديد في نفس المحلول، لكنه في حالة واحدة يتلامس مع الزنك، وفي الحالة الأخرى لا يتلامس. في أنبوب الاختبار رقم 2، الراسب البني هو الصدأ، وفي أنبوب الاختبار رقم 4 الراسب الأبيض هو Zn(OH)2. الخلاصة: في التجربة رقم 4، لم يتآكل الحديد، بل الزنك، لأن الحديد لا يتآكل تقريبًا إذا لامس الزنك.
دعونا نقارن نتائج التجربتين رقم 2 ورقم 4

يتأكسد الزنك كمعدن أكثر نشاطا
أ (-)
تنفصل عن ذراتها
الانتقال إلى سطح الحديد وتقليل
ك (+) الحديد

في كلتا الحالتين، يوجد الحديد في نفس المحلول، لكنه في إحدى الحالتين يتلامس مع النحاس، وفي الأخرى لا يتلامس. حدث تآكل في كلا أنبوبي الاختبار وظهرت رواسب صدأ بنية اللون. في أنبوب الاختبار رقم 2 كان الصدأ أقل مما هو عليه في أنبوب الاختبار رقم 3. الاستنتاج: وبالتالي فإن تآكل وصدأ الحديد يتعزز بشكل كبير عند ملامسته للنحاس.
دعونا نقارن نتائج التجربتين رقم 2 ورقم 3

أ (-)
ك (+) النحاس
يؤدي تفاعل الأكسجين المذاب في الماء مع الحديد إلى تكوين الصدأ البني.

يزداد تآكل المعدن بشكل حاد إذا لامس أي معدن آخر أقل نشاطًا، أي يقع في السلسلة الكهروكيميائية لجهود المعدن على يمينه. لكن التآكل يتباطأ إذا لامس المعدن معدنًا آخر يقع على اليسار في السلسلة الكهروكيميائية لجهود المعدن، أي أكثر نشاطًا.

الحماية من التآكل
- عزل المعادن عن البيئة - - تغير البيئة

حماية الحاجز
- العزل الميكانيكي للسطح عند استخدام الطلاءات الواقية السطحية: غير المعدنية (الورنيش، الدهانات، مواد التشحيم، المينا، الصمغ (المطاط)، البوليمرات)؛ المعادن (Zn، Sn، Al، Cr، Ni، Ag، Au، إلخ)؛ مادة كيميائية (التخميل بحمض النيتريك المركز، والأكسدة، والكربنة، وما إلى ذلك)

حماية الحاجز

ما هو الطلاء الواقي للسطح الذي تم استخدامه في هذه الحالة؟ إلى أي مجموعة من الطلاءات الواقية للأسطح تنتمي؟
جزء من الفيديو
حماية الحاجز

تغيير تركيبة المعدن (السبائك)
الحماية الوقائية - إضافة مسحوق المعادن إلى مادة الطلاء، وإنشاء أزواج إلكترونية مانحة مع المعدن؛ خلق اتصال مع معدن أكثر نشاطا (للصلب - الزنك والمغنيسيوم والألمنيوم).
تحت تأثير بيئة عدوانيةيذوب المسحوق الإضافي تدريجياً، ولا تتآكل المادة الأساسية.

يتم ربط المسامير أو الصفائح المصنوعة من معدن أكثر نشاطًا بالهيكل الرئيسي، وهي عرضة للتدمير. يتم استخدام هذه الحماية في الهياكل تحت الماء وتحت الأرض.

تمرير تيار كهربائي في الاتجاه المعاكس للاتجاه الذي يحدث أثناء عملية التآكل.
تغيير تركيبة المعدن (السبائك)
الحماية الكهربائية

في الحياة اليوميةغالبًا ما يواجه الناس طلاءات حديدية بالزنك والقصدير. تسمى الصفائح الحديدية المطلية بالزنك بالحديد المجلفن، وتسمى الصفائح المعدنية المطلية بالقصدير بالصفيح المقصدر. ويستخدم الأول بكميات كبيرة على أسطح المنازل، والثاني يستخدم في صناعة علب الصفيح.
تغيير تركيبة المعدن (السبائك)
جزء من الفيديو

إدخال إضافات صناعة السبائك إلى المعدن: Cr، Ni، Ti، Mn، Mo، V، W، إلخ.
تغيير تركيبة المعدن (السبائك)
صناعة السبائك

تغيير البيئة
كبت
إدخال المواد التي تبطئ التآكل (مثبطات): - للتآكل الحمضي: القواعد العضوية المحتوية على النيتروجين، والألدهيدات، والبروتينات، والمواد العضوية المحتوية على الكبريت؛ - في بيئة محايدة: الفوسفات القابل للذوبان (Na3PO4)، ثنائي الكرومات (K2Cr2O7)، الصودا (Na2CO3)، السيليكات (Na2SiO3)؛ - للتآكل الجوي: الأمينات والنترات وكربونات الأمينات واسترات الأحماض الكربوكسيلية.

في أي أنبوب اختبار لم يصدأ المسمار ولماذا؟
تغيير البيئة

تغيير البيئة
نزع الهواء - إزالة المواد التي تسبب التآكل: تسخين المياه؛ تمرير المياه من خلال برادة الحديد. الإزالة الكيميائية للأكسجين (على سبيل المثال، 2Na2SO3 + O2 → 2Na2SO4).

فكر واشرح (الواجب المنزلي)
1. تم وضع صفيحة Zn ولوحة Zn مطلية جزئيًا بالنحاس في محلول حمض الهيدروكلوريك (الهيدروكلوريك). في أي حالة تحدث عملية التآكل بشكل أكثر كثافة؟ حفز إجابتك من خلال تكوين معادلات إلكترونية للعمليات المقابلة.
2. كيف يحدث التآكل الجوي للحديد المطلي بطبقة من النيكل في حالة تلف الطلاء؟ كتابة المعادلات الإلكترونية للعمليات الأنودية والكاثودية.

1. اشتغلت في الدرس 2. اشتغلت بعملي في الدرس 3. بدا لي الدرس 4. مزاجي 6. كنت فاعلا / سلبيا سعيدا بمادة الدرس / غير سعيد به قصير / طويل أصبح أفضل / أصبح أسوأ واضح / غير واضح مفيد / عديم الفائدة مثير للاهتمام / ممل
انعكاس

كود تضمين مشغل فيديو العرض التقديمي على موقع الويب الخاص بك: