Металдар мен құймалар коррозиясы лаб

Методикалық нұсқау

1

Мазмұны

Лабораториялық жұмыс №1 Металдар коррозиясы. Темірдегі қорғағыш қаптаманың тұрақтылығы. Алюминий оксидінің қорғағыш қаптамасының бүлінуі.

Лабораториялық жұмыс №2.Мыс және темірдің жоғары температуралы тотығуы. Олардың оксидтерінің қабықшаларының тұрақтылығы.

Лабораториялық жұмыс №3.Темірдің әртүрлі электролиттердегі электрохимиялық коррозиясы

Лабораториялық жұмыс №4.Хлорид-иондар-электрохимиялық коррозияяның активтілігін күшейткіштер

Лабораториялық жұмыс №5.Магний бетінен қорғаныштық қабықшаны жою

Лабораториялық жұмыс №6. Жоғарғы температураларда металдардың тотығу жылдамдығын анықтау

Лабораториялық жұмыс №7. Мырыштың электрохимиялық коррозия жылдамдығына электролит табиғатының,құрамының және қышқылдығының әсері

Лабораториялық жұмыс №8. Темiрдiң ылғалды атмосфералық жемiрiлудегі ауадағы оттегiнiң рөлi.

Лабораториялық жұмыс №9. Екі әртүрлі металдардың әрекеттесуі нәтижесінде туындайтын коррозия.

Лабораториялық жұмыс №10. Темірдің тотығуына металл-серіктесімен қарым-қатынасына табиғаттың әсері.

Лабораториялық жұмыс №11. Алюминий мен темірдің пассивтелуі.

Лабораториялық жұмыс №12. Пассивтелген және активтелген темір үлгілерінің натрий хлоридінің сулы ерітіндідегі сипаттамасы.

Лабораториялық жұмыс №13.Легирленген және легирленбеген коррозиялық тұрақтылықтарды салыстыру.

Лабораториялық жұмыс №14. Катодты және анодты металдық қорғаныс қабаттары.Лабораториялық жұмыс №15 Магний және оның құймаларын химиялық оксидтеу. Алюминийді анодтау.

2

І бөлім

Металдар мен құймалар коррозиясы

Жұмыстың мақсаты: электрохимиялық және химиялық коррозияның пайда болу және өтуінің шарттарын қарастыру, оның жылдамдығына әртүрлі факторлардың әсерін зерттеу.

Лабораториялық жұмыс №1

Металдар коррозиясы. Темірдегі қорғағыш қаптаманың тұрақтылығы. Алюминий оксидінің қорғағыш қаптамасының бүлінуі.

Тәжірибе – 1

Қышқыл ортадағы контактілі коррозия.Активтілігі төмен металдардың контактілі коррозия жылдамдығына әсеріПробиркаға 4-5 мл 2н күкірт қышқылы ерітіндісін құйып, мырыш бөлігін батырыңыз. Сутектің бөлінуін бақылаңыз. Осы пробиркаға мырышқа тигізбей қорғалған мыс сымын салыңыз. Мыста сутектің бөлінуі байқалады ма? Мыстың беткі қабатына сыммен әсер етіңіз. Қай металда сутек бөлінеді? Байқалған құбылысты түсіндіріңіз. Құбылыстың электрондық теңдеуін және гальваножұптың схемасын құрыңыз.


Бейтарап ортадағы металдардың контактілі коррозиясы.

a) Фарфорлы ыдысқа 3%-дық натрий хлоридінің ерітіндісін құйыңыз және оған 5-6 тамшы фенолфталеин ерітіндісін қосыңыз. Ерітіндіге наждак қағазымен қорғалған мыс сымын және мырышты салыңыз. 5-7 минуттан кейін ерітіндінің түсі ашық қызыл түске боялады. Түс өзгерісі қай металда байқалады? Ауаның еркін қатысындағы бейтарап сулы ортада мырыш пен мыстың әсерлесуіндегі коррозияның механизмін сипаттаңыз.

б) Тәжірибені 2а тәжірибесіндей етіп жасаңыз, бірақ ерітіндіге қорғалған темір шеге мен мырыш салыңыз;

в) Тәжірибені 2а тәжірибесіндей етіп жасаңыз, бірақ ерітіндіге темір сыммен оралған наждак қағазымен қорғалған мыс сымын батырыңыз. 5-7 минуттан кейін ерітіндінің түсі ашық қызыл түске боялады. Түс өзгерісі қай металда байқалады? Содан соң ерітіндіге 3-4 тамшы қызыл қан тұзын тамызыңыз және көк түстің пайда болуын бақылаңыз. Көк түске қай металл боялады? Ауаның еркін қатысындағы бейтарап сулы ортада темір мен мыстың әсерлесуіндегі коррозия механизмін сипаттаңыз және ерітіндінің түсінің өзгеруін түсіндіріңіз. Алдын алаFe2+

ионына сапалық реакция жасаңыз. Ол үшін пробираға 2-3 мл FeSO4 ерітіндісін құйыңыз және бірнеше тамшы қызыл қан тұзы ерітіндісін қосыңыз. Молекулалық және иондық реакция теңдеулерін жазыңыз.


Болаттың аэрациондық коррозиясы.

а) Болат пластинканы наждак қағазымен тазалап, сумен жуып және фильтр қағазымен кептіріңіз. Металдың таза беткі қабатына қызыл қан тұзының тамшысы және фенолфталеин тамшысы қосылған бірнеше тамшы 3%-дық натрий хлориді ерітіндісінен тұратын алдын ала дайындалған ерітіндінің 1-2 тамшысын пипеткамен тамызыңыз. Қай бөліктің көк, қай бөліктің ашық қызыл түске боялатынын бақылаңыз. Ауаның еркін қатысындағы бейтарап сулы ортада

3

өтетін болаттың коррозиясын, процестердің теңдеуін жазыңыз. Болаттың жоғарғы бетіндегі тамшы астындағы анодтық және катодтық бөлікке бөлінуін түсіндіріңіз. Ерітіндінің түсінің өзгерісін түсіндіріңіз.


Металдар коррозиясының жылдамдығына микрогальваникалық элементтердің пайда болуының әсері.

Екі пробиркаға 2-3 мл-ден сірке қышқылының СН3СООН ерітіндісін құйыңыз және әрқайсысына мырыш түйіршігін бір-біреуден салыңыз; пробиркалардың біріне екі тамшы мыс сульфаты ерітіндісін қосыңыз. Қай пробиркада сутектің бөліну жылдамдығы көбірек? Гальваникалық элементтің түзілуін және анод пен катод өтетін процестерді жазыңыз. Мырыш бөліктерін фарфор ыдысқа салыңыз.


Мыс және темірдің жоғары температуралы тотығуы. Олардың оксидтерінің қабықшаларының тұрақтылығы.

Бұл тәжірибеде газды жалында мыс және темірдің жоғары температуралы тотығуы нәтижесінде оксидтерінің қабықшаларының түзілуі және осы қабықшалардың CuSO4

немесе Cu(NO3)2 сулы ерітінділерінде электрохимиялық коррозияға қатысты қорғаныштық қасиетін қарастырамыз.

Темір (мыс) пластинканың жоғары температуралы тотығуының сызбасы

1- Газды жанарғы2- Темір (мыс) пластинка3- Оксидті қабықша4- -0,2н. CuSO4 немесе Cu(NO3)2 сулы ерітінділері5- Тигельді қысқыштар

Мысты ауада қыздырғанда басында ақшыл түсті оксид қабықшасы түзіледі, содан кейін қалыңдығының өсуіне байланысты қара түске айналады.

Темірдегі және қарапайым көміртекті болаттағы оксидтердің құрамы температураға байланысты болады

Температура <400 400-575 575-730Өсу заңы Логарифмдік параболалық параболалықҚабықша құрамы Fe2O3 Fe3O4 |Fe2O3 FeO|Fe3O4 |Fe2O3

4

250-300 0С температурада олардың бетінде көрінетін оксид қабықшасы пайда болады. 400 0С –тан жоғары температурада қыздырғанда, бұл материалдардың беті сұр түсті қабықшамен қапталады. Ол окалина деп аталады. Бұл қабықшаның құрамы күрделі, оның құрамындағы әртүрлі оксидтердің қалыңдығы коррозия шарттарына байланысты болады. Оларға: температура, қыздыру ұзақтығы және коррозия ортасының құрамы жатады. Т= 572 0С болғанда окалина 3 негізгі қабаттан тұрады, олар оксидтердің қатт ерітінділерінің аралық қабаттармен бөлініп тұрады: вюстит қабаты,содан кейін магнетит және гематит қабаттары орналасады. . Т= 700 0С жоғары болғанда бұл қабаттардың қалыңдықтары

қатынасында болады. Вюстит аниондарды артық және катиондарды жетпейтін кубтық тор түрінде болады. Бос емес катиондардың болуы диффузияны жеңілдетеді.Окалина негізінен вюститтан тұрғандықтан,оныі қорғаныштық қасиеті төмен болады.Сонымен қатар онда жарықшақтар және де тесіктер бар,сондықтан металлға оттегінің кіріп кету қабілеті жоғарылайды, нәтижесінде оның ары қарай тотығуын жоғарылатады.

Жұмыс барысы:

1. Мыс қабықшасының ені 2-3 см және ұзындығы 12-15 см болатын бетін оксидті қабықшадан және ластанудан бір шетінен бастап түрпі қағазбен мұқият тазартамыз

2. Қорғалған бетті ацетон,уайтспирт немесе бензинге барытылған мақта тампонмен майсыздандырамыз. Еріткіштің булануы үшін 1-2 минут күтеміз де, артынша беттің сыртқы сипатын жазамыз ( оның түсі мен жағдайын көрсетеміз)

3. Қабықшаны қорғалған жағымен бір ұшынан тигельді қысқышпен алып,екіншісін газды жанарғының түссіз жалынына енгізіміз де, 2-3 минутқа еш қозғалтпастан ақшыл түс пайда болғанша қыздырамыз

4. Қыздыруды тоқтатамыз да, пластинаны бөлме температурасына дейін суытып қоямыз. Осыдан кейін оның тотыққан бетінің күйін сипаттаңыз.

5. 1-4 жүргізілу ретін қайталай отырып, темірмен және болат пластинкамен осындай тәжірибе жүргізіңдер.

6. Темір пластинканың бөлме температурасына дейін суытқаннан кейін, оның тазартылған, қыздырылмаған бір шетінен бастап барлық ені бойынша тең өлшеммен, бір- бірінен ара қашықтығы 1-2 см болатындай етіп 0,2н мыс нитраты немесе мыс сульфаты ерітінділерінін тез тамшылатымыз.

7. Болған соң секундомерді бірден қосып, пластинаны бақылай отырып, қызыл-қоңыр түсті мыстың тұнбасы нүкте түрінде пайда болған уақытты белгілеп аламыз.

Нәтижелерді өңдеу:

1) 12,1 кестеге бастапқы мәліметтерді, бақылауларды, жүргізілген реакцияларды және нәтижелерді енгіз

2) Неліктен қыздыру барысында бастапқыда ақшыл түс,артынан ол жойылып кетеді? Ұзақ қыздырылғаннан кейін Темір және мыс пластиналардың беттері қандай тұске боялады?

3) Мыс және темір пластиналардың тотығу реакцияларын көрсет4) 18.2-ні пайдалана отырып, мыс және темірдің түрлі оксидтері үшін Пиллинг-

Бедвордс факторын есептеп шығарыңдар және олардың қорғағыштық қасиетін бағалаңдар

5) Неліктен темір пластина бетінде қызыл-қоңыр түсті мыс тұнбасы тезірек түзіледі?Олардың түзілуін сәйкес реакция теңдеулерін көрсете отырып, түсіндіріп беріндер

6) Мыс жіне темір бетіндегі әр түрлі қасиетке ие түрлі оксидтердің жұқа және қалың қабаттарының қорғағыштық қасиеттерін сипаттаңдар

5

Бастапқы мәліметтер Бақылаулар Реакция теңдеулеріТотыққан үлгі Тотығу

процессінің өту реті

Сыртқы түрі(түсі,жағдайы)Тазалау Ұзақ тотығу

Мыс пластина Газды қыздырғыш жалынында ауада қыздыру

Cu+O2

Cu+O2

Темір пластина Fe+O2

Fe+O2

Fe+O2

Есептеу нәтижелері Коррозиялық сынақ нәтижелеріΑ оксидінің Пиллинг-Бедвордс жазықтығының мәні

Әр түрлі аумақтағы пластиналардың қатынасы

Анодты,катодты және токтүзуші реакция теңдеулері

Сu2O CuO FeO Fe3O4 Fe2O3 Температурамен

Пленка қалыңдығымен

Мыс дақтарыныңпайдаболу уақытымен

(-)А(+)К

Ʃ


Темірдің әртүрлі электролиттердегі электрохимиялық коррозиясы

Қышқылдар, негіздер, тұздар және газдардың сулы ерітінділері электролиттер бола отырып, машиналар,аппараттар,құбырлар және түрлі химиялық өндірісте коррозиялық орта болып табылады.электролиттердің ерітінділерінің рН мәні олардың құрамынан ғана емес,гидролиз процессінен,гидратация және диссоциацияданда тәуелді болады.Бұл тәжірибеде электролиттің құрамы мен түрінің катодты реакцияның жылдамдығына, яғни электрохимиялық коррозия жылдамдығына әсерін қарастырамыз.Соңғысы турнублев көгінің интенсивтілігімен және пайда болу уақытымен бағаланады.Ол темір иондарының калий гексацианноферрат (ІІІ) индикаторымен әрекеттескенде пайда болады:

Тәжірибеде коррозиялық орта ретінде дистилденген су және NaCl,MgCl2 ,NaOH, Cl2 сулы ерітінділерін қолданады. Хлордың сулы ерітіндісін оны су арқылы өткізе отырып алады. Қалыпты жағдайда 1литр су 2,3 л хлорды ерітіеді. Химиялық еру хлор мен су арасындағы тотығу-тотықсыздану реакциясымен түсіндіріледі:

6

Оны әдетте галогеннің гидролизі ретінде қарастырады. Ол қайтымды және тепе-теңдік солға қарай ығысады. Демек, хлордың судағы ерітіндісі құрамында галоген, HCl және HСlO-дан және соңғысының айырылу нәтижесінде түзілетін заттардан тұратын қоспа:

Хлолылау қышқылы-әлсіз, оның диссоциациясы күштірек хлор қышқылымен басылған.натрий гидроксидінің сулы ерітіндісіде күшті электролит болып табылады.


1. 5 пробиркаға бірдей мөлшерде 2-4 мл-ден келесі ерітінділерді құйыңдар:1-дистилденген су,2,3,4- 2н. сәйкесінше NaCl, MgCl2 , NaOH сулы ерітінділерін, ал 5- хлорлы суды

2. 1-і және 4-і пробиркаға 2-4 мл қызыл қан тұзын,5-не дәл осындай мөлшерде сары қан тұзын тамызамыз,бұлар ерітіндідегі темір иондарын анықтайтын реагенттер болып табылады.

3. Барлығына бір уақытта бір-бірден темір үлгісін саламыз.Үлгінің массасы және ұзындығы шамалас болуы керек

4. Штативтегі пробиркаға еш тиіспестен уақытты есептейміз. 30 минут ішінде болатын өзгерістерді бақылаймыз және пробирка № және ондағы болып жатқын өзгерістерді тіркеп отырамыз.

5. Уақыт аяқталғанда пробиркалардағы түстердің интенсивтілігін белгілейміз және газдың бөлінгенін көрсететін көпіршіктері бар пробиркаларды да белгілейміз


1. Бастапқы берілген мәліметтерді,бақылауларды,өлшеу нәтижелерін,анодты және катодты реакцияларды 12.2 кестесіне енгізіңдер:

12.2-кесте

Пробирка №

Бастапқы мәліметтер Бақылау Өлшеу нәтижелеріКоррозиялық ортаның түрі,құрамы және қышқылдылығы

Газдың бөлінуі(ия,жоқ)

Ерітіндітүсі

Түстің пайда болу,газдың п.б уақыты

1 Дистилденген су рН2н.NaCl сулы ерітіндісі рН2н.MgCl сулы ерітіндісі рН 2н. NaOH сулы ерітіндісі рН Хлорлы су Cl2 рН

2345Пробирка №

Жүретін реакция теңдеуі НәтижелерАнодты катодты токтүзуші Коррозия

мүмкіндігі және механизмі

1 (-)А: (+)К:2 (-)А (+)К:3 (-)А: (+)К:

7

4 (-)А: (+)К:5 (-)А: (+)К:

2. Коррозиялық ортаның қышқылдылығын көрсетіңіз. Реакция теңдеулерін көрсет3. Әрбір коррозиялық орта үшін мүмкін болатын анодты,катодты және ток түзетін

реакцияларды жазыңдар4. Бақылауға сүйене отырып темірдің электрокоррозиясының механизмінің

мүмкіндігін көрсет5. Қандай ортада электрохимиялық коррозия жылдамдығы жоғары? Не себепті?6. ГЭ коррозиясының ЭДС мәні мен Гиббс энергиясы өзара қалай байланысты?


Хлорид-иондар-электрохимиялық коррозияяның активтілігін күшейткіштер

Оттегісі бар атмосферада алюминий бетінде қорғағыштық оксидті қабықшасы болады,ол оны түрлі агрессивтік ортадан қорғайды.Дегенмен хлорид-ион оны тез бұзады.Сульфат иондар жоғары концентрацияға ие болғанда ғана аздап әсер етеді.Бұл тәжірибеде алюминийдің мыс сульфаты жіне мыс хлроиді ерітінділеріндегі электрохимиялық коррозиясына хлорид-ионныі әсерін қарастырамыз.Соңғылары гидролизге ұшырайды.


1. Алғашқы 2 пробиркаға 2-4 мл-ден аздап күкірт қышқылымен қышқылданған 0,5 н. мыс суульфатының сулы ерітіндісін құйыңдар.Біреуіне 2-3 тамшы натрий хлоридінің сулы ерітіндісмін тамызыңдар

2. Басқа 2 пробиркаға сондай көлемде біреуіне 0,5н. мыс сулбфатын,біреуіне 0,5н. мыс хлоридін құйыңдар

3. 4 пробирканың әрқайсысна алюминий үлгісін салыңдар.4. Секундомерді қосыңдар және болып жатқын өзгерістерді бақылаңдар.


1. Бастапқы берілген мәліметтерді,бақылауларды,өлшеу нәтижелерін,анодты және катодты реакцияларды 12.3 кестесіне енгізіңдер:

2. Пробиркаларда қандай газ бөлінді және мұның себебі неде?Жауаптарыңды сәйкес анодты,катодты және токтүзуші реакциялар арқылы дәлелдеңдер.

3. Анод және катодтың потенциалдар мәнін Непнст теңдеуі арқылы есептеп беріңдер.ГЭ коррозиясының ЭДС мәнін есептеңдер.Егер мыс сульфаты мен мыс хлоридінің рН мәні 4 болса,ал күкірт қышқылымен қышөылданғанда -2-ге тең.

Сонымен қатар

тең деп есептеңдер;

4. Хлорид-иондардың алюминийдің электрохимиялық коррозиясына әсерін қалай түсындіресіңдер?Ондағы оксидті қабықшаның құрамы қандай?Оның НСl мен NaOH ерітінділеріндегі еру реакцияларын жаз;

12.3 кесте8

Пробирка нөмірі

№

Бастапқы мәліметтер Бақылаулар

Коррозиялық ортаның түрі және құрамы

Коррозияланушы үлгі

Газдың бөлінуі

Сu тұнбасының пайда болуы

(ия бірден, t минуттан соң, жоқ)

1Қышқылданған Н2SO4

0,5н.СuSO4 сулы ерітіндісі

Түйіршік, пластина, сым бөлігі түріндегі

алюминий үлгісі

2

Қышқылданған Н2SO4

0,5н.NaCl бар СuSO4 сулы

ерітіндісі

30,5н. СuSO4 сулы

ерітіндісі

4 0,5н.CuCl2 сулы ерітіндісі

ГЭ коррозиясының анодты, катодты,

токтүзуші реакцияларының

схемасы және өрнектері

Өлшеу нәтижелері Қорытынды

ГЭ коррозиясының анод потенциал мәні ϕа, катод

потенциалы ϕк және ЭДС мәні

Cl- және Н+ иондары қатысқанда rэх Аl мәнінің

өзгеруі

(-) А ( ):(+)К ( ):

ϕа =

ϕAl 3+

Al =

ϕк =

ϕ2 H+

H2 =E = ϕк - ϕа =∑


Магний бетінен қорғаныштық қабықшаны жою

Ауада магний әрқашанда оксидті қабықшамен қапталады,ол оған түс береді жәнеде бұзылмауына әсерін тигізеді.Ол суда ериді,нәтижесінде сумен әректтеседі.Процесс байқалмайтындай өте баяу жүреді.Оның себебі аз еритін магний гидроксидінің түзілуі.Қыздырғанда магний мен су арасындағы реакция жылдамдығы біраз тездетіледі,бұл кезде магний гидроксидінің ерігіштігі артады.


1. 3 пробирканың әрқайсысына бірдей мөлшерде 2-4 мл-ден дистилденген су құямыз,артынан бір уақытта магнийдің бірнеше тілімшесін саламыз,пробирка ішіндегілерін интенсивті түрде араластырамыз

2. бірінші пробирканы сынама ретінде шетке қоямыз,ол салыстыру үлгісі-эталон ретінде болады.Онда болып жатқан өзгерісті белгілеп алыңдар

3. екінші пробиркаға 6-8 тамшы қаныққан аммоний хлориді ерітіндісін құямыз,жақсылап араластырамыз,5-7 минут аралығында болып жатқан өзгерістерді салыстыру пробиркасымен салыстыра отырып, бақылаңдар

9

4. Үшінші пробирканың ішіндегісін су моншасында қайнағанша қыздырамыз.2-4 минут қайнатамыз.Эталонмен салыстырамыз.

Нәтижелерді өңдеу

1. Бастапқы берілген мәліметтерді, бақылау нәтижелерін,реакция теңдеулерін ,Гиббс энергиясы мәнін және сараптамаларды 12,4-кестеге енгізіңдер

12,4-кесте


Бастапқы мәліметтер БақылауКоррозиялық ортаның құрамы және түрі

Коррозияланушы обьект


Тұнбаның түзілуі және еруі

1 Ткомн

жағдайындағы дистилденген су

Бөлшек,қиықша түріндегі магний

2 Ткомн

жағдайындағы NH4Cl ерітіндісі

3 Т=100 0 C –тағы дистилденген су

MgO және Mg(OH)2 еруінің реакция теңдеуі және Гиббс энергиясының стандарт мәні

Коррозияланған ГЭ Есептеу нәтижелері

Қорытынды

Анодты,катодты және токтүзуші реакция теңдеулері

Стандартты ЭДС және Гиббс энергиясы мәні

Магнийдің судағы және аммоний тұздарындағы коррозиясы

MgO+H2O---∆r G0

298 =Mg(OH)2 +NH4 Cl—

∆r G0 298 =

(-)А:(+)К:Ʃ

2. Магний оксидінің суда еруінің және магний гидроксидінің аммоний хлориді ерітіндісінде еруін сипаттайтын реакция теңдеулерін көрсет. Неліктен аммиактың иісі байқалады және ерітінді түссізденеді?

3. Магнийдің судағы электрохимиялық коррозиясын сәйкес анодты,катодты және токтүзуші реакциялармен көрсет.

4. Алынған нәтижелер бойынша магнийдің судағы жіне аммоний хлоридінің сулы ерітіндісіндегі мүмкін немесе мүмкін еместігі жайында шешім жасағдар;


Жоғарғы температураларда металдардың тотығу жылдамдығын анықтау

10

Жұмыстың мақсаты : Әр түрлі металдар үшін (темір, мыс, алюминий, магний) тотығу заңдылығын анықтау.

Жұмыс барысы және алынған нәтижелерді бағалау

Алынған металдың тотығуын зерттеу тигельді пеште үздіксіз қыздыру және аналитикалық таразыға ілінген үлгіні периодты түрде өлшеу арқылы жүргізіледі. Қондырғының сызбасы 1-суретте көрсетілген. Алдын-ала тұрақты массаға дейін қыздырылған кварц тигель платина сымы көмегімен таразының иініне ілінеді.Осындай жолмен ілінген тигель шахталы титі пешке түсіріледі.

Сынау үшін өлшемі 10х15х1 немесе 10х15х2 мм үлгілер қолданылады.

Үлгілерді дайындаумен бір мезгілде пешті қосып оны қажетті температураға дейін қыздыру керек. Пеш қажетті температураға дейін қызған соң, сынауға дайындалған үлгіні пешке салып, 1-2 минуттан кейін бірінші өлшеуді жүргізеді. Келесі өлшеулерді әрбір 15 минут сайын бір сағат көлемінде жүргізеді. Дұрыс нәтиже алу үшін пештің температурасын қатаң қадағалап отыру керек.

Үлгіні пеште ұстау кезінде оның тотығу жылдамдығы пештің температурасына және металдың табиғатына байланысты болады. Металдың тотығуы кезінде оның массасының артуы байқалады, мұндай өзгерісті пеште аз уақыт қана ұстағанның өзінде де байқауға болады. Үлгіні пештен алып, суыту керек. Осыдан соң пешті тапсырмаға сәйкес неғұрлым жоғары температураға дейін қыздыру қажет. Қажетті температураға жеткеннен соң тигельге сол металдың жаңа үлгісін салу керек. Ары қарай бақылауларды алдындағы үлгімен жүргізгендей қайталайды.

! Темір, болат және шойынның Кюри нүктесінен төмен температуралардағы тотығуын зерттейтін болса, өлшеу кезінде пешті сөндіріп отыру керек.

Әр температурадағы тәжірибе ұзақтығы бірдей болу керек және массалық көрсеткіштерді қатаң түрде 15 минут сайын жазып отыру қажет. Алынған нәтижелерді 1 кестеге жазу керек. (форма1).

Форма 1

Әр түрлі температураларда алынған сынақ нәтижелері (алынған металдың құрамын көрсету қажет)

Пеш температурасы

Өлшеу реті

Ұстау уақыты t,мин

Үлгі салмағы, г

Қосылған салмақ ∆Р, г

Салыстырмалы қосылған салмақ ∆Р, г\м3

t1 1 0 P1 0

2 15 P2 P2-P1

3 30 P3 P3-P1

4 45 P4 P4-P1

5 60 P5 P5-P1

t2 1 0 P1 0

11

2 15 P2 P2-P1

t3 1 0 P1 0

2 15 P2 P2-P1

Тәжірибе нәтижелері бойынша әр температура үшін салыстырмалы қосылған салмақ-уақыт тәуелділігі бойынша график тұрғызу керек. Р- t, P2 – t және P-lgt,

Егер Р- t координатасындағы график түзу болса, онда бұл тотығу түзу сызықты заңдылық бойынша жүргенін көрсетеді.

Егер түзу сызық P2-t координатасында шықса, онда тотығу парабола заңдылығы бойынша жүргенін көруге болады.

P-lgt координатасындағы график түзу сызық түрінде болса, онда тотығу логарифдік заңдылыққа бағынады деуге болады. Осындай жолмен тотығу заңдылығын анықтап, әр температура үшін тотығу жылдамдығы константасын анықтау қажет. Түзу сызықты заңдылық бойынша тотығатын металдар үшін K=P/t, параболалық заңдылық бойынша тотығатын металдар үшін K=P2/t; логарифмдік тотығу үшін K=P/lgt.

Әр түрлі температуралардағы К мәнін анықтап алғаннан соң, Q және А шамаларын анықтап, алынған мателдың тотығу теңдеуін алуға болады. Ал мұндай теңдеудің көмегімен кез-келген температуралардағы металдың жұмыс істеу ұзақтығын анықтауға болады.

Q және A шамаларын есептеу келесі жолмен жүргізіледі:

lnK1= lnA – Q/RT1

lnK2= lnA – Q/RT2

lnK3 = lnA – Q/RT3

мұнда T1=t1+273°, T2=t2+273° және T3=t3+273°

Екі белгісізді анықтау үшін үш теңдеу алдық.

Q мәнін тотығу константаларының логарифмдерінің айырымы арқылы анықтауға болады. Мысалы:

Q=K1-lnK2=Q/R(1/T2-1/T1)

немесе

Q=(lgK1-lgK2) 2,3R/(1/T2-1/T1)1/T аз шама болғандықтан, ыңғайлы болу үшін бөлшектің алымы мен бөлімін 103-не көбейтіп, R-дің мәнін қоямыз. Сонда:

Q=(lgK1-lgK2) 4,6*103/(1000/T2-1000/T1)

Тексеру үшін осындай есептеулерді lnK1— -ln K3 және ln\K2-lnK3 айырымдары үшін жүргіземіз, олар үшін Q мәні сәйкесінше:

12

Q=(lgK1-lgK3)4,6*103/(1000/T3-1000/T1)

Q=(lgK2-lgK3)4,6*103/(1000/T3-1000/T2)

Алынған Р мәндерінің орташасын аламыз. Егер тәжірибелер мен есептеулер дұрыс жүргізілген болса, бұл шамалар өзара ұқсас болуы керек. Q-ді есептеп, мына теңдеуден А константасының мәнін табуға болады:

lnA=lnK+Q/RT (2)

немесе lnA=lnK+Q/2,3 KT (3)

Неғұрлым дәл нәтиже алу үшін (3) теңдеуді К және Т-ның үш мәніне анықтап, олардың орташасын аламыз, әр жағдайда Q-дың орташа мәнін алып отыру керек.

Алынған мәліметтерді келесі теңдеуге қоямыз:

lnA = lnK-Q/RT (4)

Ыңғайлы болу үшін есептеулер мен нәтижелерді кестеге енгіземіз (2 және 3 формалар).

Форма 2

Тотығу жылдамдығы константасын есептеу

Уақыт, сағат t1 t2 t3

0.25 P1 , г/м2 K1, z/м2сағ

P2 , г/м2 K2, z/ м2сағ

P3 , г/м2 K3 , z/м2сағ

0.50

0.75

1.0

Форма 3

Q мәнін есептеу

t, °C T, °K 1000/T Kop lgKop

K1op

K2op


Мырыштың электрохимиялық коррозия жылдамдығына электролит табиғатының,құрамының және қышқылдығының әсері

13

Электрохимиялық коррозияның жылдамдығы гетерогенді процесс ретінде коррозяланушы металлдың табиғатына және оныі коррозияланушы ортамен жанасатын ауданына,құрамына,РН мәніне тәуелді.Коррозиялауша ортаның рН мәні неғұрлым азжәне ондағы тотықтырушы саны көп болса, коррозия процессі тез өтеді.Электролиттегі сутек атомдарының иондарының концентрациясы, яғни сутектік көрсеткіші оның диссоциациялану дәрежесіне тәуелді,ал ол өз кезегінде электролит табиғатымен және концентрациясымен анықталынады.Сонымен қатар ерітнідідегі күшейткіш және баяуландырғыш заттардың болуынада байланысты.

Бұл тәжірибеде осы аспекттерді мырыштың тұз қышқылы,сірке қышқылы,тұз қышқылының сулы ерітіндісінде өтетін электрохимиялық коррозия мысалында қарастырылады.Бұл реакциялар сутектік деполиризация арқылы өтеді.Төмендегі иондық-молекулярлық сипатта болады:

Бұл реакция қатты дене-су гетерогенді процессінің теңдеуімен сипатталынады.

Соңғысы массалар әректтесу заңы бойынша келесі қатынаспен көрсетіледі:

Мұндағы К-жылдамдық константасы

Сн –сутек иондарының молярлық концентрациясы

S Zn – мырыш бетінің ауданы

Егер мырыш үлгісі түйіршік түрінде болса,онда формула уақыт бойынша өзгереді,оны тұрақты деп санауға болады.

Мұндағы сутек ионы бойынша реакция реті

Жұмыстың жүргізілу реті:

1) 4 пробирканың әрқайсысына шамамен 2мл –ден келесі ерітінділерді:бірінші,екінші,үшіншісіне-1М сәйкесінше тұз,қүкірт және сірке қышқылдарын, төртіншісіне-100% немесе 80% сірке қышқылын құямыз.

2) Әрбір пробиркаға бір уақытта массалары шамалас мырыш қиығын немесе түйіршігін саламыз.Қай пробиркада газ көбікшелері тез пайда болғанын белгілеп алыңдар.

3) 1-3 минут өткеннен кейін газ көпіршіктерінің пайда болуына қарай отырып,әртүрлі электролиттердегі мырыш коррозиясының жылдамдығын анықтаңдар.

4) Газ көпіршіктері пайда болғаннан кейін шпатель ұшына кристаллданған тұздарды қосамыз,1-пробиркаға –натрий лоридін,2және 3-пробиркаға- 4-пробирканы дистилденген сумен араластыра отырып жартылап екеуін қосамыз.

5) Интенсивті араластырғышпен жақсылап араластырып,болған өзгерістерді бақылаңдар

14

Тәжірибе нәтижелері

Пробирка№

Бастапқы мәліметтер Бақылаулар Гетерогенді реакция теңдеуіКоррозия

ортасының түрі және құрамы

Коррозияланушы Үлгі

Газ көпіршіктерінің бөлінуі(ия,жоқ)

1 1М HCl сулы ерітіндісі

Түйіршік және бөлікше түріндегі мыс

2 1М H2 SO4

сулы ерітіндісі

3 1МСН3

СООНсулы ерітіндісі

4 100-80%СН3

СООН

Пробирка№

Әртүрлі коррозиялық ортадағы тепе-теңдік өзгерістеріКоррозиялық ортада тепе-теңдік орнатушы теңдеу

Қосылатын зат Тепе-теңдіктің ығысуы(оңға,солға)

Сутек иондарының өзгеруі(көбею,азаю)

1234


1)бастапқы мәліметтерді,бақылауларды,өткен реакцияларды,әртүрлі ортадағы тепе-теңдік өзгерістерді кестеге енгізіңдер2) қай пробиркада газ тез пайда болды және интенсивтілігі жоғары? Себебі неде?Гетерогенді реакция мен электролит диссоциациясын негізге ала отырып,жауаптарынды негіздеңдер.Қай газ бөлінді?Сәйкес реакция теңдеуін жазыңдар3) Әртүрлі коррозия ортасындағы болатын тепе-теңдік теңдеулерін сипаттаңдар.Әртүрлі заттар қосқанда тепе-теңдіктің ығысуын сипаттаңдар.Сутектік көрсеткіш қалай өзгереді?4)Коррозиялы гальваникалық микроэлементтердің пайда болуы мен функциялануына сүйене отырып, газ көпіршіктерінің пайда болуын түсіндіріңдер?Анодты,катодты және токтүзуші теңдеулерді көрсетіңдер.

15

Тәжірибе №2

Бұл тәжірибеде атмосфералы коррозияның екі түрі- ылғалды немесе сулы түрі көрсетілген.Пластина түріндегі болат үлгілердің негізінде олардың болу мүмкіндігі көрсетілген.Оның болу себеі,мүмкін болатын анодты,катодты және токтүзгіш реакциялар көрсетілген.


1) болаттан жасалған ені 2-3см және 12-15см пластинкаларды ұзындығы бойымен қырғыш қағазбен қыру арқылы оның бетіндегі таттан және басқа да лас заттардан арыласыз;

2) одан соң оларды кран суы астында жақсылап жуып, фильтр қағазымен құрғатып сүртесіз;

3) бир пластина бетіне ферроксил-индикаторымен ылғалданған фильтр қағазын жабыстыр, ал екінші бетіне сол ерітіндінің үлкен тамшысын тамызу керек;

4) лупа немесе микроскопты аз ғана үлкейту арқылы тамшының түсінің өзгеруі мен оның астында болып жатқан өзгерістерді бақылау керек. Туындаған өзгерістерді лабораториялық журналға енгізіңіз;

5) 2-3 минуттан соң фильтр қағазының түсінің, формасының, өлшемінің және түсінің таралуын сипатта.


7) 12,6 кестеге бастапқы мәліметтерді, бақылауларды, анодты және катодты реакцияларды, сонымен қатар ЭДС мәнінің есептеу нәтижелерін, Гиббс энергиясынжәне электродты потенциалдарды енгіз;


Бастапқы мәліметтер Бақылаулар Коррозияға

ұшырайтын үлгіКоррозияға түсуші

ортаның түрі, құрамы,

қышқылдығы

Үлгі жасалған атмосфералық коррозия түрі

Түсі, пішіні және дақтардың қағаз

бетінде таралуы.Боялуы

және оның тамшы ішінде таралуы

Болат пластина Ферроксил-индикаторының

желдетілген ерітіндісі

Дымқыл (ылғалдың

қабыршағында)Ылғалды (бір тамшы сумен)

ГЭ коррозиялы Есептеулер нәтижесіАнодтық, катодтық реакция схемасы

және ток түзуші реакцияЭлектродты потенциядың мәні, ЭДС

және Гиббс энергиясы(-) А;(+) К;∑

8) фильтр қағазында дақтың пайда болуы және ферроксил-индикатор тамшысының

түрлі түске боялуы неге байланысты? Коррозия кезінде болаттың қандай компоненттері катодтық және анодтық бөліктерді анықтайды? Анодтық, катодтық және ток түзуші реакциялар схемасын көрсет;

16

9) тамшының шеткі бөлігі мен ортаңғы жағындағы әртүрлі боялуларды түсіндір. Қажетті реакция теңдеулерін жаз. Қайсысы анод, қайсысы катод екенін анықта. Ауадағы оттегі әсерімен байланысты ма?

10) коррозия элементінің ЭҚКтың және Гиббс энегиясының есептеулерiнiң атмосфералық жемiрiлудiң ағу мүмкiндiгін дәлелдеңіз. Келесі мәндерді қабылдаңыз, егер рН=7, po2=0.21атм, ph2=0.1атм, ал CFe2+=10-2моль/л.


Темiрдiң ылғалды атмосфералық жемiрiлудегі ауадағы оттегiнiң рөлi

Темiрдiң және оның құймаларының ылғалды атмосфералық жемiрiлуі катодты ортада жүретіндіктен және оттек диполяризациясы болғандықтан, оның жылдамдығы ылғал қабыршағындағы оттегі мөлшеріне байланысты. Оның соңғы концентрациясы өз кезегінде ауадағы мөлшеріне байланысты.

Бұл жұмыста темiрдiң ылғалды атмосфералық жемiрiлу жылдамдығына ылғалды ауадағы оттегінің әсер етуі қарастырылады. Бұл үшін 12,2-суретте көрсетілген қондырғы қолданылады. Резеңке тығынмен 4 жақсылап тығындалған және штативке 1 орнатылған, ішкі беті NaCI ерітіндісімен шайылған пробиркаға 3 алдын ала жуылған және майсызданған темір ұнтағы салынған. Немесе оның орнына темір үгінділерін, жоңқаны немесе кеңсе түйреуіштерін қолдануға болады. Пробирка газ шығару түтiкшесiмен 5 байланысқан, пипеткамен бөлiнулер жасалған, сыйымдылығы 50мл стаканмен 7 диаметрі 3-3,5мм және оның ішіне 25-30мл 4-6 тамшы метилоранжбен боялған су құйылған.

Берілген жағдайларда темірдің коррозиясы оттегіні жұту арқылы жүреді. Сондықтан пробиркадағы мөлшері азаяды. Ол оған қысымды төмендетеді және трубадағы судың деңгейін котеріге әкеліп соғады.

Жұмыс барысы:17

1) пробирканын ішкі бетін NaCI ерітіндісімен сулаңыз; ол үшін пробирка түбіне 4-6 тамшы NaCI ерітіндісін тамызып айналдыру арқылы шайқап оның ішкі бетінің 1/3 бөлігін сулаңыз;

2) оған 10-15 мг темір ұнтағын немесе басқа қолда бар үлгіні салыңыз(жоңқа, үгінді, скрепка);

3) газ шығару түтiкшесi бар резеңке тығынымен пробирканын аузын мықтылап жауып, бір уақытта секундомер қосыңыз. Герметикалық болу үшін тығынға алдын ала вазелин жағу керек;

4) газ шығару түтiкшесiнің екінші жағын боялған суы бар станканға салып қой;5) газ шығару түтiкшесiне сызғышты немесе миллиметрлiк қағазды нығыздаңыз (егер

түтiкше бөлiнусіз болса), түтiкшеде сұйық деңгейiсi бар есептеудiң басынан бастап орналастыр;

6) әрбір 10 с сайын түтікшедегі судың деңгейін бақылау керек. Нәтижелерді лаборатория журналына тіркеп отырыңыз.

Нәтижелерді өңдеу:1) бастапқы мәліметтерді, бақылауларды, жүретін реакция теңдеулерін(анодты,

катодты және ток түзуші), өлшемдер нәтижелерін және қорытындыларды 12,7 кестеге енгіз;

12,7-кесте


Бастапқы мәліметтер Бақылаулар Анодты, катодты және ток түзуші

реакция теңдеулеріКоррозияға түсуші

үлгіКоррозияға түсуші



Түтікшедегі су деңгейінің түсуі,

көтерілуі

Ұнтақ, жаңқа түріндегі темір

үлгісі

Желдетілген дистилденген су,

рН=7

(-) А;(+) К;∑

Өлшемдер нәтижелері ҚорытындыларКоррозия уақыты t,

минУақытқа t байланысты түтікшедегі су

деңгейінің көтерілу деңгейі h, ммАуа құрамындағы О2

байланысты коррозия

жылдамдығының өзгеруі

2) түтікшедегі су деңгейінің көтерілу себебін түсіндір және тиісті анодты, катодты және ток түзуші реакция теңдеулерімен дәлелде;

3) өлшеулер нәтижесімен су деңгейінің көтерілу биіктігі мен коррозия уақыты арасында график тұрғызыңыз. Бұл графиктен уақыт бірлігінде коррозия жылдамдығының өзгерісін көре аламыз.

4) осы жағдайда қандай көрсеткiшпен коррозияның жылдамдығын оңайырақ айқындауға болады? Ол қалай жұтылатын оттек көлемімен байланысты?

5) графикке сүйене отырып дымқыл атмосферада оттектiң мөлшеріне байланысты ылғалды атмосфералық коррозияның жылдамдығының өзгерiстерi туралы қорытынды жаса.

18


Екі әртүрлі металдардың әрекеттесуі нәтижесінде туындайтын коррозия.

Бұл тәжірибеде кесек, жолақ немесе сабақ түріндегі мырышты 1 және мысты 2 сым үлгілері коррозиялық гальваникалық макроэлементтер арасындағы коррозия

қарастырылған (12.3-сурет). Басында үлгілер ішкі байланысуда болады (ерітіндіде жанасады, яғни, ішкі тізбек тұйықталған), содан соң сыртқы (үлгiлердiң аяқтары ерiтiндi

өткiзгiштен тыс тұйықтаған). Коррозиялық орта ретінде күкірт қышқылының сулы ерітіндісі қолданылады, ол шыны 3 түтікте 900 бұрышқа майысып орналасқан. Соңғысы

ұстаушыда 4 немесе тығыршыққа бекiтіледi.


1) 900 градус бұрышқа майысқан шыны түтікке ортасына жеткенше 0,01н. сулы күкірт қышқылын құйыңыз;

2) зiмпаралы қағазбен мырыш және мыс үлгiлерi тазалаңыз, ағын су астында жақсылап жуыңыз, содан соң фильтр қағазбен құрғатыңыз;

3) тұрбаның сол тiзесiне мырыш үлгiсiн орналастырыңыз, ал оң тізісіне – мыс үлгісін орналастыр және олар жанаспау керек;

4) 1-2 мин соң бақылаған құбылысты жазып алыңыз (газ көпiршiктерi және т.б.);5) ерiтiндi iшiнде үлгілерді жақындатыңыз;6) тағы да 1-2 мин күтіп нәтижені жазып аламыз (газ көпiршiктерi және т.б.). болған

өзгерістерді жазуға ұмытпаңыз;7) ерітіндіден алмай тұрып металлдардың үлгiлерiн ажыратыңыз және, ерітіндіден

тыс бөлігін сыммен жалғаңыз (алюминилі немесе мысты сыммен). Бақылауларды жазып алыңыз.


1) бастапқы мәліметтерді, бақылауларды, жүретін реакция теңдеулерін(анодты, катодты және ток түзуші), өлшемдер нәтижелерін және қорытындыларды 12,8 кестеге енгіз;

19

2) үлгiлердiң байланысуы жоқ болғанда неліктен газ көпiршiктерi тек қана цинкте пайда болады? Бұл не газ және оның пайда болу себебі неде? Жауабыңызды сәйкес реакция теңдеулерімен дәлелдеңіз;

3) мыс үлгілірінің ішкі әрекеттесуі кезінде неліктен сутегі түзілетінін түсіндір. Сәйкес реакция теңдеулерін жаз. Неліктен Cu сутегіні қышқыл ерітіндіден ығыстырмайды?

4) үлгiлердiң электрохимиялық мiнез-құлығы олардың мiнез-құлығынан сыртқы байланысуында iшкi байланысуға қарағанда айырмашылығы болады ма? Егер болса, ондай қандай? Элекродтық және ток түзуші теңдеулерді мысалға келтір, осы жағдай үшін. Қай үлгі анод, қай үлгі катод екенін көрсетіңіз;

5) Коррозиялық ГЭ схемасын келтір. Нернст теңдеуі бойынша электрондық потенциалын табыңыз. Ал сол бойынша ЭДС мәнін табыңыз. атм, моль/л. Зерттеліп жатқан процестегі мыстың ролін түсіндіріңіз;

6) егер мыстың орнына графит, темір немесе алюминий алса не болады? Қорытындыларды негіздіңіз, жалпы түрде, қай үлгі-электрод ериді, ал қайсысында сутегі бөлінеді?





Зерттелуші электрохимиялық

система

Газ көпіршіктерінің (Zn,Cu) бөлінуі

0,01н. H2SO4 сулы ерітіндісі, рН<7

Zn және Cu байланысудан тыс

үлгілер

(-) А;(+) К;∑

Zn және Cu ішкі байланысудағы

үлгілер

(-) А;(+) К;∑

Zn және Cu сыртқы байланысудағы

үлгілер

(-) А;(+) К;∑

Коррозиялық ГЭ схемасы Өлшемдер нәтижелеріφа ,φк элекродты потенциалдары

Коррозиялық ГЭ ЭДС-і

E=


Темірдің тотығуына металл-серіктесімен қарым-қатынасына табиғаттың әсері.

Бұл тәжірибеде темірдің (болаттың) мыспен және қорғасынмен қышқылдық ерітіндіде коррозиялық байланысы зерттелінеді. Осы тәжірибені жүргізу үшін келесі құрал-жабдықтар қажет: U пішінді шыны түтікшеге бекілген 2 панелі болады. Оның бірі темір құймасы және екіншісі мыс немесе қорғасыннан тұрады (12.4-сурет). Үлгілер бір-бірімен милливольтметр арқылы жалғасады. Коррозиялық орта 0,01н. H2SO4 сулы ерітіндісі болып табылады. U пішінді шыны түтікшеге толтырылады.

20


1) қырғыш қағазбен темір және мыс үлгі панельдерін алғашында жақсылап тазалап алып, су астында жақсылап жуамыз;

2) U пішінді шыны түтікшеге 0,01н. H2SO4 сулы ерітіндісін жартысына дейін толтырамыз;

3) ерітіндіге болатты сол жағына, ал мысты оң жағына абайлап салу қажет;4) сыртқы тізбекті милливольтметрмен тұйықтап кернеу көрсеткішін жазаңыз;5) осы жоғарыда көрсетілген тәжірибелерді қолдана отырып оған қоса балама темір

мен қорғасынның буда тәжірибесін жасаңыз.



Бастапқы мәліметтер Нәтижелерді өңдеу Анодты, катодты және ток түзуші





система

Коррозиялық кернеу U, В

0,01н. H2SO4 сулы ерітіндісі, рН<7

Fe және Cu байланысудан тыс

үлгілер

(-) А;(+) К;∑

Fe және Pb ішкі байланысудағы

үлгілер

(-) А;(+) К;∑

21

2) милливольтметрдің бағытының ауытқуына не себеп болды? Жауабын анодтық, катодтық және ток түзуші реакция теңдеулеріне сүйене отырып жауап жазыңдар. ГЭ коррозиялық схемасын көрсет;

3) егер атм, γ+=0,256 болған жағдайда катодтың теориялық потенциалын есептеңіз;

4) төменде келтірілген жұп металдардың қышқылдық ертіндіде коррозия жылдамдығын анықтаңыз: Fe-Al, Fe-Sn.

Коррозиялық микроэлементтердің функционалдылығынан және түзілуінен пайда болатын байланыс коррозиясы.

Қысқа тұйықталған гальваникалық коррозиялық микроэлементтердің жұмыс барасыда электрохимиялық коррозияның ерекшеліктерін сипаттап береді. Бұл тәжірибеде осымен қоса тағы бір жағдай қарастырылады, мырыш пен мыстың кристалиттерінің қарым-қатынасы нәтижесінде болатын құбылыс. Мыстың кристалиттері мырыш үлгісінің үстіне кызғылт тұнба түзеді де мырыш үлгісі күкірт қышқылында болады. Тотықсыздандырғыш ретінде мыс атомдары болады.


1) 2 пробиркаға 2-4 мл 2н H2SO4 сулы ерітіндісін құямыз;2) Әрқайсысына мырыш үлгілерін бірдей мөлшерде түйіршік түрінде салыңыз;3) 2-4 мин газ түйіршіктері пайда болғанға дейін күтіңіз;4) Пробирканың біреуін шетке алып қойыңыз. Бұл үлгі салыстыру үшін қажет.2

үлгіге 2-4 тамшы 0,4н болатын CuSO4 сулы ерітіндісін тамызыңыз. Қоспаны мұқият араластырыңыз;

5) 1-2 мин соң мыстың электрохимиялық коррозия жылдамдығын 2 үлгі арқылы салыстырыңыз. Олардың газ түйіршіктерін бөлу қарқындылығымен салыстырып жазыңыз. Басқа болып жатқан өзгерістерді жазып отырыңыз;

6) 5 мин соң ерітіндіні төгіп, үлгіні дистилденген сімен шайыңыз. Сыртқы түрін сипаттаңыз.





үлгіЗерттелуші

электрохимиялық система


Түйіршік түріндегі мырыш

2н. H2SO4 сулы ерітіндісі, рН<7

(-) А;(+) К;∑

2н. H2SO4 сулы ерітіндісі,құрамында

(-) А;(+) К;

22

CuSO4 бар, рН<7 ∑

2) H2SO4 ерітіндісіне мырыш үлгісін салғаннан кейін пайда болатын газ түйіршіктері не себептен? Қандай газ бөлінеді? Жауабын анодтық, катодтық және ток түзуші реакция теңдеулеріне сүйене отырып жауап жазыңдар. ГЭ коррозиялық схемасын көрсет. Анод пен катодты анықта;

3) Сутегінің бөліну жылдамдығының артуы ерітіндіге мыс сульфаты қосылғаннан кейін қандай байланысы бар? Неліктен газ түйіршіктері мыс тұнбасының үстіне қызғылт болып келеді? мырыштың мыстану үлгісін түсіндіріңіз? Бұл жерде мыс кристалиттерінің рөлі қандай? Жауабын анодтық, катодтық және ток түзуші реакция теңдеулеріне сүйене отырып жауап жазыңдар. ГЭ коррозиялық схемасын көрсет.


Алюминий мен темірдің пассивтелуі.

Пассивтелу көбінесе металдар мен қоспалардың сыртын қорғау үшін қолданылады. Бұл тәжірибеде бірінші пластинка түріндегі алюминий мен темірдің пассивтелуін түтiндейтiн азот қышқылымен, тығыздығы 1,5г/см3 немесе концентрленген күкірт қышқылымен қарайды. Содан соң оның коррозиялық тұрақтылығын әртүрлі қышқыл және тұз ерітінділерінде, көбіне HNO3, H2SO4, CuSO4, CuCl2, NaCl ерітінділерін тексереді. Егер лаборторияда түтiндейтiн азот қышқылы болмаса, тығыздығы 1,45г/см3

концентрленген азот қышқылын қолдануға болады. Алдын ала оған азот оксидін түзу үшін бірнеше спирт тамшысын және азғана секер қосу керек. Осының салдарынан ол сары түске және пассивтелу қасиетіне ие болады.

Ескерту! Тәжірибе тек тартқыш шкафта жүргізіледі.


1) 2-4 мл-ден 0,2н болатын су ерітіндісін аламыз: біріншісіне - HNO3, екіншісіне - H2SO4, үшіншісіне - CuSO4, төртіншісіне - CuCl2,

2) Төрт алюминий үлгілерін бір шетінен қырғыш қағазбен мұқият оксидтік пленкадан және де ластанудан тазартамыз;

3) Әр пробиркаға қорғалынған шеттері бар үлгілерді салып, өзгерістерді қараймыз;4) 2 пробиркаға 2-4 мл түтiндейтiн азот қышқылымен мұғалімнің рұхсатымен

концентрленген күкірт қышқылын тамызып, пассивтендіру процесін жүргіземіз;5) Мыс тұнбасы бар үлгіні бөлек қойып, ал қалған екеуін қышқыл ерітіндісінен

шығарып алыңыз(HNO3, H2SO4), содан соң дистилденген сумен шайыңыз. Қалған суды шайқап сосын 2-3 мин оларды түтiндейтiн азот қышқылы бар пробиркаға салыңыз. Осы кезде не байқадыңыз?

6) Уақыт біткен соң үлгілерді ақырындап алып, дистилденген сумен жақсылап шайып және оларды қайтадан бастапқы қышқыл ерітінділеріне салыңыз (0,2н HNO3 және H2SO4 ). Не байқадыңыз? Коррозия жылдамдығы қалай өзгергенін қараңыз. Оны газ түйіршіктерінің бөліну уақытымен қараңыз;

7) 0,2н HNO3ерітіндісі бар пробиркаға натрий хлоридінің бірнеше тамшысын тамызыңыз, ал 0,2н H2SO4 ерітіндісі бар пробиркаға мыс хлоридінің тамшысын тамызыңыз. Бұл неге алып келді?

8) Жоғарда көрсетілген тәжірибені жасай тұрып мұғалімнің айтуымен темір немесе болатқа қайталаңыз.

Нәтижелерді өңдеу:23


2) байқалған өзгерістерді түсіндіріңіз: газ түйіршіктерінің бөлінуі, мыстың қызғылт тұнбасының түзілуі. Сәйкес реакция теңдеулерін келтір;

3) CuSO4 және CuCl2 тұз ерітінділерінің қайсысында мыс тұнбасы тез түзіледі? Оның себебі неде? Неге осы тұздардың сулы ерітінділері қышқылдық ортаны көрсетеді? Жауабын сәйкес реакция теңдеулермен дәлелдеңіз;



реакция теңдеулеріКоррозияға түсуші үлгі


система


1 Пластинка түріндегі

алюминий немесе болат

үлгісі

0,2н. HNO3 сулы ерітіндісі, рН<7

(-) А;(+) К;∑

2 0,2н. H2SO4 сулы ерітіндісі, рН<7

(-) А;(+) К;∑

3 0,2н. CuSO4сулы ерітіндісі, рН<7

(-) А;(+) К;∑

4 0,2н. сулы CuCl2

ерітіндісі, рН<7(-) А;(+) К;∑

4) Неліктен 3және 4 пробиркаларында газ түйіршіктерінің бөлінуі жылдам жүреді? Неліктен ол тек алюминий емес сонымен қатар мыс тұнбасында да түзіледі?

5) Алюминий(темір) неге концентрлі күкірт және түтiндейтiн азот қышқылымен әрекеттеспейді?

6) Пассивтелген және пассивтелмеген алюминийдің (темір) CuCl2 ерітіндісімен әрекеттесу қырқындылығын түсіндір, CuSO4 ерітіндісіне қарағанда. Cl- ионының атқаратын рөлі қандай? Жауабын сәйкес реакция теңдеулермен дәлелдеңіз;


Пассивтелген және активтелген темір үлгілерінің натрий хлоридінің сулы ерітіндідегі сипаттамасы.

Бұл жұмыста пассивтелген және активтелген темір үлгісінің электрохимиялық коррозия жағдайындағы натрий хлоридінің сулы ерітіндісіндегі мінез-құлығы қаралады. Активтелу 0,5М тұз қышқылының сулы ерітіндісінде жүреді, пассивтелу тығыздығы 1,5г/см3 түтiндейтiн азот қышқылында жүреді. Зерттеу үшін 12.4 суретте көрсетілген құрылғы пайдалынылады. Панельде 2 үлгі бекітілген – пластинка түріндегі графитті және темір үлгілері.

Ескерту! Тәжірибе тек тартқыш шкафта жүргізіледі.

24

1) бекітілген болат және графитті стержндерді қырғыш қағазбен тазалап, судың астында жуамыз;

2) қалдық ылғалды сілкіп, темір стеженьді 2-3 мин 0,5М тұз қышқылының сулы ерітіндісі бар пробиркаға салып қою керек;

3) уақыт біткен соң оны ерітіндіден шыгарып, су астында жуыңыз, сосын оның қалдығын сілкіп кетіріңіз;

4) штативке бікітілген U пішінді шыны түтікке 0,5М NaCl сулы ерітіндісімен толтырыңыз. Оның сол тізесіне 3-4 тамшы 0,5М K3[Fe(CN)6] сулы ерітіндісін, ал оң тізесіне – 3-4 тамшы фенолфталеинді қосыңыз. Көрсетілген реагенттер Fe2+ және OH- иондарының сәйкес индикаторлары болып табылады;

5) ақырындар стерженьдерді сәйкес темірді сол тізегі, графитті стерженьді – оң тізеге салыңыз;

6) сыртқы тізбекті милливольтметрмен тұйықтап кернеу көрсеткішін жазаңыз;7) милливольтметрді стерженьнен айырып алып, сыртқы тізбекті тұйықтаңыз, мысты

немесе алюминийлі өткізгішпен және екі тізеде болып жатқан өзгерістерді 3-5 мин көлемінде бақылаңыз;

8) уақыт біткен соң панельге бекітілген стерженьдерді ерітіндіден алыңыз, су ағынында жақсылап жуып, ылғал қалдығын сілкіп, содан соң темір стерженьді түтiндейтiн азот қышқылы бар стаканға салыңыз;

9) болған соң оны қышқылдан алып, су ағыны астында жуып, қалдық ылғалды сілкіп шайқаңыз;

10) U пішінді шыны түтіктен ерітіндіні төгіп жаңасын құйыңыз;11) Темір және графитті стерженьді U пішінді шыны түтікке салып өлшеулерді

қайталаңыз.Нәтижелерді өңдеу:


2) қолданылған қондырғыдағы стерженьдердің рөлі кандай? Қайсысы анод, қайсысы катод? ГЭ коррозиялық схемасын көрсет.

3) Бақылауларға сүйене отырып мүмкін болатын анодтық және катодтың реакция теңдеулерін келтір;

4) Анод және катодтағы ерітіндінің түсінің өзгеруін түсіндір, сапалық аналитикалық реакция теңдеулерімен дәлелде;

5) пассивтелуге түсетін темір үлгісінің коррозиялық айырмашылығы қандай? Катод жұп активтелген және пассивтелген темір үлгілерінің әртүрлі мінезін түсіндір. Жауабыңызды катодтық процестің потенциалын есептеу арқылы дәлелдеңіз;

6) ток түзуші реакция теңдеулерін келтіріңіз.

Бастапқы мәліметтер Өлшеулер нәтижесі Бақылаулар Коррозияға түсуші




система


Түстердің пайда болуы, газ

түйіршіктерінің бөлінуі

0,5М NaCl сулы ерітіндісі, pH=7

Графит үлгісі активтелген

темірмен сыртқы байланысуда

25

Графит үлгісі пассивтелген

темірмен сыртқы байланысуда

Анодты, катодты және ток түзуші реакция теңдеулері

Fe2+ және OH- иондарына сапалық аналитикалық реакция теңдеулері

(-) А;(+) К;∑(-) А;(+) К;∑

ІІ бөлім

Коррозиядан қорғау

Жұмыс мақсаты:Коррозиядан қорғау шаралары және оларды практика жүзәнде жүзеге асыру мүмкіндіктері


Легирленген және легирленбеген коррозиялық тұрақтылықтарды салыстыру

Бұл жұмыста темір мен оның хроммен және никельмен құймасын қышқыл ерітіндісіндегі электрохимиялық коррозия процессін және коррозиялық тұрақтылығын сипаттаймыз.


1) 2 пробиркаға 2-4 мл-ден 0,2 н.H2 SO4 сулы ерітіндісін құямыз

2) Әрқайсысна 2-4 тамшыдан қызыл қан тұзын ,ол ерітіндідегі темір иондарын анықтайтын реактив болып табылады.

3) Біріншісіне тазартылған қырғыш қағазды және кран суымен жуылған темір пластинканы ,екіншісіне тазартылмаған болатты саламыз

4) 10 минут ішінде пробирканы қозғамастан,онда болып жатқан өзгерістерді бақылаңдар.Түстің пайда болу және газ көпіршіктерінің пайда болу уақытын белгілеп алыңдар.

5) Түс пайда болғаннан кейін газ көпіршіктерінің пайда болу уақыты мен түсті салыстырыңдар

Эксперимент нәтижелері 13.1 кесте

Бастапқы мәліметтер Бақылаулар ҚорытындыКоррозияға

ұшырайтын үлгіКоррозияға

түсуші ортаның Газкөпіршік-

Түстіңпайда

Коррозия жылдамдығы

26

түрі, құрамы терінің пайда болуы

болуы

Болат пластина 0,2 н. H2 SO4

сулы ерітіндісіТемір пластина

ГЭ коррозиялы Есептеулер нәтижесіАнодтық, катодтық реакция схемасы

және ток түзуші реакцияЭлектродты потенциядың мәні, ЭДС және

Гиббс энергиясы(-) А;(+) К;∑


1. бастапқы мәліметтерді, бақылауларды, жүретін реакция теңдеулерін(анодты, катодты және ток түзуші), өлшемдер нәтижелерін және қорытындыларды 13.1 кестеге енгіз;

2. Анодты,катодты және токтүзуші реакция теңдеулерін жазыңдар3. Нернст теңдеуін қолдана отырып электродтық потенциал шамасын есептеңдер.4. Темір ионын анықтайтын реакция теңдеуін жазыңдар5. Ерітіндіде әртүрлі жолақтардың пайда болу себебі. Болат құрамына кіретін

легирлеуші компоненттер.Болаттың коррозиялық тұрақтылығының жоғары болу себебін түсіндіріңдер

6. Газ көпіршіктері мен түстің пайда болу уақытын есепке ала отырып,олардың коррозиялық тұрақтылығын сипаттаңдар

Тәжірибе 2

Темірдің электрохимиялық коррозия процессіне ерітіндіде ингибитордың болуының әсері

Бұл тәжірибеде қышқыл ерітіндісінде темірге уротропиннің ингибиторлық қасиеті зерттелінеді.


1. 2 пробиркаға 2-4 мл-ден 0,2 н.H2 SO4 сулы ерітіндісін құямыз2. Әрқайсысна бірнеше темір бөлікшесін және 1-2 канцеляриялық қыстырғыштарды

салыңдар3. Пробирка құрамын газ қыздырғышында қыздырып,болған өзгерістерді белгілеп

алыңдар4. Пробирканың біреуіне бір уротропин таблеткасын салып,интенсивті түрде

араластырыңдар.БОлған өзгерістерді белгілеп алыңдар.

Эксперимент нәтижелері

13,2-кесте

27

Бастапқы мәліметтер Бақылаулар ҚорытындыКоррозияға

ұшырайтын үлгіКоррозияға

түсуші ортаның түрі, құрамы


Коррозия жылдамдығы

Темір бөлікшелері,қиықтары,

скрепка

0,2 н. H2 SO4

сулы ерітіндісіУротропинмен0,2 н. H2 SO4

сулы ерітіндісіГЭ коррозиялы Есептеулер нәтижесі

Анодтық, катодтық реакция схемасы және ток түзуші реакция

Электродты потенциядың мәні, ЭДС және Гиббс энергиясы

(-) А;(+) К;∑


1. бастапқы мәліметтерді, бақылауларды, жүретін реакция теңдеулерін(анодты, катодты және ток түзуші), өлшемдер нәтижелерін және қорытындыларды 13.1 кестеге енгіз;

2. Анодты,катодты және токтүзуші реакция теңдеулерін жазыңдар3. Нернст теңдеуін қолдана отырып электродтық потенциал шамасын есептеңдер.4. Құрамы,әсер ету механизмі бойынша,қандай классқа және қалай әсер етуі бойынша

уротропиннің қандай ингибитор қатарына жататынын анықтаңдар.Оның қорғаныштық қасиеті қандай?

5. Тәжірибе нәтижелерін қарай отырып,темірдің ингибитор қатысынды және қатыс

ынсыз коррозиясның жылдамдығын салыстырыңдар.

Тәжірибе-3

Протекторлы қорғаныштығы

Бұл тәжірибеде қышқылды ерітіндідегі қорғасын мен болаттың электрохимиялық процессіндегі протекторлы қорғаныштығы қарастырылады.Протектор ретінде мырыштан жасалған үлгі пайдаланылады.


1.2 пробиркаға 2-4 мл-ден 0,2 н.H2 SO4 сулы ерітіндісін құямыз

2.Әрқайсысна 2-4 тамшыдан қызыл қан тұзын ,ол ерітіндідегі темір иондарын анықтайтын реактив болып табылады.

2) Көк түске боялу кайда және неге тезірек пайда болады? Оган сәйкес реакция теңдеулерін келтіріңдер;

28

3) Темірдің нейтральды ортада электрохимиялық коррозиясы жүретін анодты,катодты және ток түзе түзетін реакция теңдеулерін жазыңдар;4)Ішкі потенциалмен қорғау қандай электрохимиялық процеске тән? Бұл жағдайда боялу неге жүрмейді? Аналогты теңдеулермен дәлелдеңдер;5)қорғаныс тиімділігі жайлы қорытынды жасаңдар.

Лабораториялық жұмыс №14Катодты және анодты металдық қорғаныс қабаттары. Катодты және анодты металдық қорғаныс қабаттары. Бұл тәжірибеде электрохимиялық коррозияға мысал ретінде мырыш және қалайымен қапталған темірдің қышқыл ерітіндісіндегі анодты және катодты қаптамаларының қорғаныс әрекетінің механизмі қарастырылады.Тәжірибе жүргізу жолдары:1)екі пробиркаға 2-4мл 0,2н. H2SO4 сулы ерітіндісін құямыз;2)әр қайсысына 2-4 тамшы қызыл қан тұзының K3[Fe(CN)6] ерітіндісін қосамыз, ол ерітіндідегі Fe2+ иондарын анықтаушы реактив;3)бірінші пробиркаға қалайымен қапталған темірді, екіншіге мырышты темірді орналастырамыз;4)10 мин кейін екі пробиркадағы ерітінділердің боялуын салыстырамыз. Оларда болып жатқан өзгерістерді бақылаймыз;5)мұғалімнің айтуымен, анологтық тәжірибе жүргіземіз, коррозия ортасы ретінде 0,5н. NaOH тың сулы ерітіндісін алып, 1-4 тәжірибе жолдарын жүргіземіз.Нәтижелерді өңдеу:

1) Берілгендер, бақылаулар, жүретін реакция теңдеулері және қорытындыны Л.13.5 кестесіне енгізу; Тәжірибе қорытындысы Л.13.5 кесте

Берілгені БақылауларЗерттелетін үлгі Коррозиялық

ортаның түрі мен құрамы

Металл потенциалы, 0, В Ерітіндінің боялуы

Газдың бөлінуі (ия, жоқ)Қаптама Негізі

1 Қалайы қапталған темір жолағы 0,2н. H2SO4

сулы ерітіндісі

...(Sn2+/Sn)

…(Fe2+/Fe)2 Мырышты

темір жолағы…(Zn2+/Zn)

Коррозиялық ГЭ Қорытынды Схемасы Электродты реакциялардың теңдеуі Қаптама түрі Қорғаныс

әрекетінің механизмі

1 (-) А ( ):(+) К ( ):

2 (-)К( ):(+)А ( ):

2) үлгінің мінез-құлығындығы айырмашылығының себебін түсіндіріңіз;3) Fe2+ ионының түзілуінің реакция теңдеуін жазыңыз;4) коррозионды ГЭ электродты реакциясының схемасы мен теңдеуін келтір;

29

5) стандартты электродты потенциалдардын және коррозиялық тәжірибенің нәтижесіне сүйеніп жамылғының түрін (анод, катод) және оның қорғаныш механизмі (механикалық, электрохимиялық);6) жамылғыға қойылатын талаптарды жаз.

Тәжірибе – 2.

Мыстың мырыштануы.Мырыштану дегеніміз – заттың сыртқы бетіне мырыштың жанасу процесін айтады. Бұл тәжірибеде химиялық әдіспен сілтілі цинкатты электролитті пайдалану арқылы мыстан жасалған затпен бүркесуін және оның түрін анықтаймыз.Есте сақтаңыз! Тәжірибе тартқыш шкафта жасалады.

Жұмыс реті:1) 2,8 н NaOH сулы ерітіндісін фарфорлы тигельдің жартысына дейін құйып, оған мыс пластинаны немесе манетаны саламыз;

2) мырыш ұнтағын кішкене сеуіп, оны 10-15 мин қайнатамыз;3) содан соң тигельді қышқышпен үлгіні ерітіндіден алып тастаймыз, су ағынында жуып, фильтр қағазымен құрғатып, оның сыртқы түрін: түсін және беткі жағдайын сипаттаңыз (жылтыр, тегіс, т.б.)

Нәтижелерді өңдеу:1) 13.6 –кестеге бастапқы мәліметтерді, тәжірибе жүргізу шарттарын, жүретін реакция теңдеулерін және нәтижелерді енгізіңіз;


Бастапқы мәліметтер, тәжірибе жүргізу шарттары НәтижелерӨңделуші үлгі

Ерітінді құрамы

Қайнау температурасы

T, 0C Стандартты потенциал

Сыртқы түрі, сыртқы қорғаныш механизмі

Мыс пластина немесе монета

2,8н NaOH мырыш ұнтағымен

10-15 Tкип …(Zn2+/Zn)…(Cu2+/Cu)

Ток түзуші, анодты және катодты реакцияларМырышты еріту кезінде Мырыштану кезінде(-) A(+) KΣ

(-) A (Zn)(+) K (Cu)Σ

2) стандартты электродтық потенциалға қарап, мыстың мырышпен бүркесуі кайсыған жататынын қараңыз (анод, катод), және оның қорғаныш механизмінің жүруін анықтыңыз; 3) мырыштың ерітіндіге түсу жолдарын түсіндіріңіз. Сәйкес реакция теңдеулерін келтір. Мырыш және оның қосылыстары амфотерлі қасиет көрсететінін ескеріңіз.4) мырыштану кезіндегі теңдеулерді жаз.

Тәжірибе – 3 Болаттың химиялық никельденуі.

30

Никельдену дегеніміз – заттың сыртқы бетіне никельдің жанасу процесін айтады. Бұл тәжірибеде коррозиялық сынаулар арқылы болаттан жасалған затты никельмен бүркесуін және оның түрін анықтаймыз. Бұл әдіс негізінде келесі тотығу- тотықсыздану реакциясы:

Ni(CH3COO)2 + 2NaH2PO2 + 2 H2O = Ni↓ + 2NaH2PO3 + H2 + 2 CH3COOH

Есте сақтаңыз! Тәжірибе тартқыш шкафта жасалады.

Жұмыс реті:1) болат үлгісін (пластина немесе жолақ түрінде) қырғыш қағазбен тазалаңыз;2) никельдеуге арналған ерітіндісі бар стаканға үлгіні салып, құрамы: 15(Ni(CH3COO)2), 30(NaH2PO2), 15(глицин) оны 30 мин су моншасына 97-980 қойыңыз. Өзгерістерді бақылаңыз (газдың бөлінуі, түстің өзгеруі т.б.).3) содан соң тигельді қышқышпен үлгіні ерітіндіден алып тастаймыз, су ағынында жуып, фильтр қағазымен құрғатып, оның сыртқы түрін: түсін және беткі жағдайын сипаттаңыз (жылтыр, тегіс, т.б.)

Нәтижелерді өңдеу:1) тәжірибе жүргізу шарттарын, жүретін реакция теңдеулерін және нәтижелерді 13.7 кестеге енгізіңіз;

Эксперимент нәтижелеріТәжірибе жүргізу шарттары Бақылаулар

Өңделуші үлгі t, мин T, 0C Үлгінің ішкі түрінің өзгерістері

Газдың бөлінуі (ия, жоқ)

Болаи пластина немесе жолақ

2) коррозиялық сынаулар нәтижесін 13.5 кестедегі формада ұсыныңыз;3) сұрақтарға жауап беріңіз және 5 тәжірибедегі 2-6 нәтижелерді өңдеу талаптарын орындаңыз.

Тәжірибе – 4 Болаттың көгілдір түс беруі.Бұл жұмыста химиялық оксидтену арқылы болатын оксидпен қаптау қарастырылады. Өзінің атын пайда болған бүркесу түсінен алған, оның құрамы: Fe3O4(FeO*Fe2O3)

Есте сақтаңыз! Тәжірибе тартқыш шкафта жасалады.

Жұмыс реті:1) болат үлгісін алдын ала құрғатыңыз. Ол үшін оны ішінде ыссы ерітіндісі бар, құрамы: 15(NaOH), 25(Na2CO3), 10(Na3PO4) стаканға салып, 10 мин су моншасына саламыз;2) содан соң тигельді қышқышпен үлгіні ерітіндіден алып тастаймыз, су ағынында жуып, фильтр қағазымен құрғатып, оның сыртқы түрін: түсін және беткі жағдайын сипаттаңыз (жылтыр, тегіс, т.б.)3) содан соң үлгіні көгілдендіруге арналған ерітіндісі бар ыдысқа салып, 10 мин су моншасында ұстаймыз. Процесті 138-1420C температурада жүргіземіз.4) содан соң тигельді қышқышпен үлгіні ерітіндіден алып тастаймыз, су ағынында жуып, фильтр қағазымен құрғатып, оның сыртқы түрін: түсін және беткі жағдайын сипаттаңыз (жылтыр, тегіс, т.б.)

31

5) көгілденген және негізгі үлгілердің коррозиялық тұрақтылығын салыстыруға тәжірибе жасаңыз. Ол үшін олардың бетіне 0.1 н CuSO4 сулы ерітіндісінің бір тамшысын тамызыңыз. Күрең қызыл тұнба пайда болған уақытты белгіле.

Нәтижелерді өңдеу:1) 13.8 –кестеге бастапқы мәліметтерді, тәжірибе жүргізу шарттарын, жүретін

реакция теңдеулерін және нәтижелерді енгізіңіз;


Бастапқы мәліметтер Өлшеу нәтижелері Қорытынды Зерттелетін болат үлгісі

Үлгінің ішкі түрі Тұнбаның пайда болу уақыты

Коррозиялық тұрақтылық

Когілдір түстіНегізгі

Жүретін реакция теңдеулеріКөгілдір түс п.б. кезінде Коррозиялық сынауларда

2) Мыстың күрең қызыл тұнба пайда болған уақытына карап, қай үлгінің коррозиялық тұрақты екенін қараңыз. Олардың әртүрлілігін түсіндір.

3) Көгілдір түстену және коррозиялық тұрақтылықты қарау кезіндегі теңдеулерді жаз. Fe3O4 тегі темірдің қышқылдану дәрежесін анықта.

Лабораториялық жұмыс №15 Магний және оның құймаларын химиялық оксидтеу. Алюминийді анодтау.

1- тәжірибе.

Бұл тәжірибеде магний және оның құймаларын тотықтырғыш еріткіште оксидтеу ұсынылады, нәтижесінде оның бетінде оксидтік қабық түзіледі, оксидтелген және оксидтелмеген үлгілердің коррозиялық тұрақтылығын салыстырады.

Ж а с а л у р е т і:

1) Мақта тампон немесе салфетканы ацетон, уайт-спирт, бензин және т.б еріткіштерге сіңіріп, магний және оның құймаларынан жасалған үлгіні 2-3 рет майсыздандырып сүртіңіз.

2) Еріткіш ұшканнан кейін үлгіні ағын суда жууңыз. Үлгінің сыртқы түрін сипаттаңыз: түсін, беткі күйін(жылтырлығы, көбікті ж.т.б)

3) Құрамын оксидтеу үшін мына сулы екі еріткіштің біреуімен үлгіні ваннаға қойыңыз; г/л: бірінші- 200 (CrO3), екінші-30...50(K2Cr2O7) ,8...12(KAl(SO4)2 ,3...5(CH3COOH). Оксидтеуді 10мин бойы 1-ерітінді де 50...60 температурада, ал екінші ерітінді де 20...30 температурада жүргізеді.

4) Процесс біткен кезде үлгіні тигельді қысқышпен ерітіндіден шығарып ағын суда жуыңыз, содан кейін фильтр қағазбен құрғаңыз. Үлгінің сыртқы күйін сипаттаңыз.

32

5) Құрамында NaCl бар CuSO4 ерітіндісіне сала отырып оксидтелген және оксидтелмеген үлгілердің коррозиялық тұрақтылығын салыстырып сынаңыз.Қорытындылау:

1) Жүрген реакция теңдеуін, өлшеу нәтижелерін, бастапқы берілгенін төменгі таблицаға толтырыңыз:

Бастапқы берілгені Өлшеу нәтижелері ҚорытындыЗерттелетін магний үлгісі Мыс тұнба түзілу

уақыты t,минКоррозияға тұрақтылығы

түрі Түсі,беткі күйі

ОксидтелгенОксидтелмеген -

Жүретін реакция теңдеуіОксидтеген кезде Коррозиялық сынаған кезде

MgO+ H2SO4=Mg+ H2SO4=Mg+ CuSO4=

2) Мыстың қызыл бура түсті тұнбасы пайда болған уақытына қарап, қай үлгінің коррозиялық тұрақтылығы жоғары екеніне қорытынды жасаңыз.

3) Оксидтегенде және коррозиялық тұрақтылық сынағанда жүретін реакция теңдеуін жазыңыз.

2-тәжірибе.

Алюминийді анодтау.

Алюминийдің анодты тотығуы күкірт, фосфор, ж.т.б. қышқыл ерітінді де жүргізіледі. Бұл кездегі теңдеу:

(+) A( Al):2Al+ 3H2O= Al2O3+H+6e

Беткі алюминий оксид қабық 500мкм қалыңдықта екі қабат түзеді: металл бетінде болатын қалыңдығы 0,01-0,10мкм тығыз буферлі және қалыңдығы 200-400мкм болатын сыртқы көбікті қабық ұзындығы металл жағынан түзіледі, және сыртқы көбікті қабықтың қалыңдығы өседі.

Алюминийдің қабықшасының қорғағыш қасиетін жоғарылату үшін оны басында пар немесе ыстық сумен өңдейді, кейін тұз-пассивтеуші (Na2CrO4, Na2Cr2O7) ыстық ерітіндісімен сұйылтады. Бұл процесті қабықты толтыру деп атайды. Пармен өңдегенде авлюминий гидроксиді түзіледі, ал тұз пассивтеуші ерітінді де тұрақты қосылыс түзіледі. Қорытындысында сыртқы қабат жабылады.

Анодтағанда еріткішке бояғыштар қосу арқылы түрлі-түсті қабық алуға мұмкіндік береді.

Бұл тәжірибеде алюминий үлгісін анодтау, кейін оның коррозиялық тұрақтылығын сынау ұсынылады. Анодтау үшін 4-суреттегідей құрылғы жинайды.

Назар аударыңыз! Тәжірибе тартқыш шкафта жүргізіледі.

Жүргізілу реті:

33

1) Майсыздандырылған және ағын суда жуылған алюминий үлгісін кернеуі 12...15В тұрақты токтың оң полюсіне, ал қорғасынды катод ретінде теріс полюске қосыңыз.

2) 100-300мл көлемдегі электролизермен (хим стакан, U тәрізді ыдыс) толтырылған 4-6см электролитке (4н H2SO4) электролты қосыңыз.

3) Барлығын тексеріп,рубильникті қосып, 100...200А/м2 тең анодты тығыздықта 15-20 мин бойы тоқты қосыңыз.

4) Уақыт біткенде рубильникті сөндіріп, алюминий үлгісін алып , ағын суда жуыңыз, және сыртқы күйін сипаттаңыз: түсін және беткі күйін.

5) Анодталған үлгіні 5...10мин бойы анилинді бояғыш ерітіндінің біреуіне салыңыз.Анодталған алюминий бояуға арналған ерітінді құрамы

Бетінің түсі Ерітінді құрамы Ерітінді температурасыКөкСарыҚызыл

Көк сары қызыл анилиннің 1 %-ті сулы ерітіндісі

20-25

Алтын түсті Сулы ерітіндісінің құрамы,г/л: 0,1оранж маркалы, 0,5 кальциленген сода

60

Қара Сулы ерітінді құрамы, %(масс)0,5, жүнге арналған анилинді қара бояғыш0,5, анилинді ФФ маркалы қара бояғыш

80-90

6) Процесс біткен кезде үлгіні тигельді қысқышпен ерітіндіден шығарып ағын суда жуыңыз, содан кейін фильтр қағазбен құрғаңыз. Үлгінің сыртқы күйін сипаттаңыз.

7) Анодталған және анилин боялып анодталған, анодталмаған улгіні коррозиялық тұрақтылыққа салыстырып сынаңыз, ол үшін үлгілерді 10 мин бойы натрий хлор бар мыс сульфат күкірт қышқылында тұрғызыңыз. Үлгілерді жүргізудегі айырмашылықты көрсетіңіз. (газ, қызыл түс тұнба пайда болуы, мыс тұнба пайда болуы ж.т.б)

Қорытындылау:

1) Жүрген реакция теңдеуін, өлшеу нәтижелерін, бастапқы берілгенін төменгі таблицаға толтырыңыз:

Бастапқы берілгені Өлшеу нәтижелері ҚорытындыЗерттелетін магний үлгісі Мыс тұнба түзілу

уақыты t,минКоррозияға тұрақтылығы

түрі Түсі,беткі күйі

Анодталмаған -Анодтағаннан

кейінАнодтағаннан

кейін бояғыштармен

сіңірілген

34

Жүретін реакция теңдеулері

Анодтау кезінде Коррозиялық зерттеу кезінде

(+) А (Al)

(-) К (Pb)

∑

Al2O3 + H2SO4→

Al + H2SO4→

Al + CuSO4→

2) мыс тұнбасының пайда болу уақытына қарай отырып, қай үлгінің коррозияға тұрақтылығы жоғары екенін анықта.3) оксидтеу және үлгілердің коррозияға тұрақтылығын анықтау процестерінің реакцияларын жазып көрсет

3-тәжірибе.

Цинкты хроматтау. Хроматтау – метал бетінде аз еріген хромат және дихромат қабықшасының түзілуі.Бұл тәжірибенің мақсаты – үлгі бетінде ZnCrO4 түріндегі қабықша түзу және электрохимиялық коррозия кезіндегі қышқыл ерітіндіде оның қорғаныш қасиеттерін анықтау.Цинкты хроматтауды 5-30с ішінде құрамы 12...17(H2SO4), 200(Na2Cr2O7·2H2O) г/л болатын ерітіндіде жүргізеді. Пленканың түсі жұмыстың жүргізілу уақытына байланысты.5с уақытта пленка түсі жасыл болады, уақыт артқан сайын түсі сарыдан қоңырға ауысады.

Жүргізу реті:

1) Пробиркаға 2-4мл 0,1н HCl сулы ерітіндісін құйыңыз2) Оған цинк пластинкасын не түйіршіктерін салыңыз. Бақылаңыз: газ

көпіршіктерінің бөлінуі, түсінің өзгеруі, беттік өзгерістер ( күңгірт,кедір-бұдыр,борпылдақ)

3) Газ интенсивті түрде бөліне бастағанда K2Cr2O7 немесеNa2Cr2O7 бірнеше кристалдарын қосыңыз.Кейін пробирканы дұрыстап араластырыңыз.Байқалған өзгеріске назар аударыңыз.


1) Берілген мәліметті, жүрген реакция теңдеулерін және қорытындыны 13.11 кестесіне енгізіңіз

2) Қандай газ бөлінді? Не себепті ол бірден бөлінбеді? Сәйкес реакция теңдеулерін жазыңыз.

3) Калий дихроматын қосқаннан кейін не себепті сутектің бөлінуі тоқтатылды?Хроматтау процесін көрсететін реакция теңдеуін жаз. Электрохимиялық коррозия кезінде қабықша қорғаныш қасиетіне ие бола ма? Қорғану механизмі туралы қорытынды жасаңыз.

4)

Бастапқы мәліметтер

35

Ерітінді құрамы және түрі Зерттелетін цинк үлгісі

Хроматтау кезінде ТүріҚабықшаның

түсі

0,1н HCl сулы ерітіндісі

K2Cr2O7 бар 0,1н HCl сулы ерітіндісі

Хроматтауға дейін

Хроматтаудан кейін

Жүрген реакция теңдеулері Қорытынды

Өңдеу кезінде Хроматтау кезіндеҚорғаныш әрекетінің

механизмі

ZnO + HCl→(-) А:(+)К:

∑

K2Cr2O7 + H2O↔Zn + HCl→

Zn2+ + CrO42−→

Zn + HCl + K2Cr2O7 + H2O→

4-тәжірибе.

Болатты фосфаттау. Фосфаттау – металл бетінде аз еріген фосфат қабықшасының түзілу процесі. Бұл тәжірибе нәтижесінде болат бетінде MHPO4 және M3(PO4)2 түріндегі қабықша түзілу керек, мұндағы М – Fe, Mn, Zn. Ол үшін болатты M(H2PO4)2 ыстық ерітіндісімен өңдейді. Нәтижесінде бетінде жоғары адгезиялық борпылдақ кристалды қабықша түзіледі: M(H2PO4)2 ↔ MHPO4↓ + H3PO4

3M(H2PO4)2 ↔ M3(PO4)2↓ + 4H3PO4

Ыдырау процесін тездету үшін ерітіндіге Cu2+,ClO3-,NO3- иондары түріндегі тездеткіштерді қосады. Қабықша түзілер алдында анодта темірдің иондану процесі (-)A: Fe→Fe2++2e және катодьа сутектің бөліну поцесі өтеді: (+) К: Н+ +2e→Н2↑.Ерітіндіге ауысатын темір фосфор қышқылын қосып алады, нәтижесінде тепе теңдік оңға қарай ауысады(өнімге). Фосфат қабықшасы коррозиядан сақтамайды,сондықтан оны лак бояуының астына пайдаланады.

Жүргізу реті:1. Майсыздандырылған( 8тәжірибенің 1-2 пунктына назар аударыңыз) болат

үлгісін фосфаттау үшін электролитпен 10мин ваннаға (стакан) салады – сулы ерітіндінің құрамы г/л: 3 ( «Мажеф» препараты - Fe(H2PO4)2+10Mn(H2PO4)2), 2(CuO), 98°температураға дейін қыздырылған).

2. Уақыт өткен соң үлгіні тигель қысқышымен алып тастаңыз, сумен жуып, фильтр қағазымен кептіріңіз. Сыртқы түріне, түсіне назар аударыңыз.


1) Бастапқы мәліметтерді және өтетін реакция теңдеулерін кестеге енгізіңіз

36

Бастапқы мәліметтер Фосфаттау кезінде өтетін

реакция теңдеулері

Фосфаттау ерітіндісінің

құрамы

Зерттелетін болат үлгісі

ТүріҚабықшаның түсі

және жағдайы

Сулы ерітінді құрамы г/л: 3(Мажеф

препараты), 2(CuO)

Майсыздандырылғанға дейін

Фосфаттаудан соң

2) Фосфаттау кезінде қандай газ бөлінді? Сәйкес реакция теңдеуін жазыңыз3) Фосфаттау реакциясына сәйкес реакцияны көрсетіңіз. Cu2+ ионының

ерітіндідегі ролі қандай?4) Фосфат қабықшасы қорғаныш қасиетке ие бола ма?

37

38

39

Documents

Металдар мен құймалар коррозиясы лаб