Ржавчина с точки зрения химика

Август 24, 2022

Главная
Химия
Ржавчина с точки зрения химика

Содержание

2. РЖА́ВЧИНА ЯВЛЯЕТСЯ ОБЩИМ ТЕРМИНОМ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКСИДОВ ЖЕЛЕЗА. В РАЗГОВОРНОЙ РЕЧИ ЭТО СЛОВО ПРИМЕНЯЕТСЯ К КРАСНЫМ
3. ЕСТЬ И ДРУГИЕ ФОРМЫ РЖАВЧИНЫ, НАПРИМЕР, ПРОДУКТ, ОБРАЗУЮЩИЙСЯ В ХОДЕ РЕАКЦИИ ЖЕЛЕЗА С ХЛОРОМ ПРИ ОТСУТСТВИИ
4. РЖАВЧИНА СОСТОИТ ИЗ ГИДРАТИРОВАННОГО ОКСИДА ЖЕЛЕЗА(III) FE2O3·NH2O И МЕТАГИДРОКСИДА ЖЕЛЕЗА (FEO(OH), FE(OH)3). ПРИ НАЛИЧИИ КИСЛОРОДА, ВОДЫ
5. ЕСЛИ ЖЕЛЕЗО, СОДЕРЖАЩЕЕ КАКИЕ-ЛИБО ДОБАВКИ И ПРИМЕСИ (НАПРИМЕР, УГЛЕРОД), НАХОДИТСЯ В КОНТАКТЕ С ВОДОЙ, КИСЛОРОДОМ ИЛИ
6. РЖАВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА — ЭТО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, КОТОРЫЙ НАЧИНАЕТСЯ С ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ ОТ ЖЕЛЕЗА К КИСЛОРОДУ. СКОРОСТЬ
7. ПОСКОЛЬКУ ПРИ ЭТОМ ОБРАЗУЮТСЯ ГИДРОКСИД-АНИОНЫ, ЭТОТ ПРОЦЕСС СИЛЬНО ЗАВИСИТ ОТ ПРИСУТСТВИЯ КИСЛОТЫ. ДЕЙСТВИТЕЛЬНО, КОРРОЗИЯ БОЛЬШИНСТВА МЕТАЛЛОВ
8. СЛЕДУЮЩАЯ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ РЕАКЦИЯ ПРОИСХОДИТ В ПРИСУТСТВИИ ВОДЫ И ИМЕЕТ РЕШАЮЩЕЕ ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РЖАВЧИНЫ: 4 FE2+
9. КРОМЕ ТОГО, СЛЕДУЮЩИЕ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЕ КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНЫЕ РЕАКЦИИ ВЛИЯЮТ НА ХОД ФОРМИРОВАНИЯ РЖАВЧИНЫ: FE2+ + 2 H2O ⇌
10. КРОМЕ ТОГО, ЭТИ СЛОЖНЫЕ ПРОЦЕССЫ ЗАВИСЯТ ОТ ПРИСУТСТВИЯ ДРУГИХ ИОНОВ, ТАКИХ КАК CA2+, КОТОРЫЕ СЛУЖАТ В
11. СПОСОБЫ БОРЬБЫ СО РЖАВЧИНРОЙ Ржавчину проще всего снять обработкой разбавленным водным раствором соляной или серной кислоты,
12. Выводы: Скорость ржавления зависит от наличия кислот или солей. Скорость коррозии зависит от количества имеющейся воды,
14. Скачать презентацию

Слайд 2

РЖА́ВЧИНА ЯВЛЯЕТСЯ ОБЩИМ ТЕРМИНОМ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ОКСИДОВ ЖЕЛЕЗА. В РАЗГОВОРНОЙ РЕЧИ

ЭТО СЛОВО ПРИМЕНЯЕТСЯ К КРАСНЫМ ОКСИДАМ, ОБРАЗУЮЩИМСЯ В ХОДЕ РЕАКЦИИ ЖЕЛЕЗА С КИСЛОРОДОМ В ПРИСУТСТВИИ ВОДЫ ИЛИ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА.

Слайд 3

ЕСТЬ И ДРУГИЕ ФОРМЫ РЖАВЧИНЫ, НАПРИМЕР, ПРОДУКТ, ОБРАЗУЮЩИЙСЯ В ХОДЕ РЕАКЦИИ

ЖЕЛЕЗА С ХЛОРОМ ПРИ ОТСУТСТВИИ КИСЛОРОДА. ТАКОЕ ВЕЩЕСТВО ОБРАЗУЕТСЯ, В ЧАСТНОСТИ, В АРМАТУРЕ, ИСПОЛЬЗУЕМОЙ В ПОДВОДНЫХ БЕТОННЫХ СТОЛБАХ, И НАЗЫВАЮТ ЕГО ЗЕЛЁНОЙ РЖАВЧИНОЙ.

Слайд 4

РЖАВЧИНА СОСТОИТ ИЗ ГИДРАТИРОВАННОГО ОКСИДА ЖЕЛЕЗА(III) FE2O3·NH2O И МЕТАГИДРОКСИДА ЖЕЛЕЗА (FEO(OH),

FE(OH)3). ПРИ НАЛИЧИИ КИСЛОРОДА, ВОДЫ И ДОСТАТОЧНОГО ВРЕМЕНИ ЛЮБАЯ МАССА ЖЕЛЕЗА В КОНЕЧНОМ ИТОГЕ ПРЕОБРАЗУЕТСЯ ПОЛНОСТЬЮ В РЖАВЧИНУ И РАЗРУШАЕТСЯ. ПОВЕРХНОСТЬ РЖАВЧИНЫ НЕ СОЗДАЁТ ЗАЩИТУ ДЛЯ НИЖЕЛЕЖАЩЕГО ЖЕЛЕЗА, В ОТЛИЧИЕ ОТ ОБРАЗОВАНИЯ ПАТИНЫ НА МЕДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ.

Слайд 5

ЕСЛИ ЖЕЛЕЗО, СОДЕРЖАЩЕЕ КАКИЕ-ЛИБО ДОБАВКИ И ПРИМЕСИ (НАПРИМЕР, УГЛЕРОД), НАХОДИТСЯ В

КОНТАКТЕ С ВОДОЙ, КИСЛОРОДОМ ИЛИ ДРУГИМ СИЛЬНЫМ ОКИСЛИТЕЛЕМ И/ИЛИ КИСЛОТОЙ, ТО ОНО НАЧИНАЕТ РЖАВЕТЬ. ЕСЛИ ПРИ ЭТОМ ПРИСУТСТВУЕТ СОЛЬ, НАПРИМЕР, ИМЕЕТСЯ КОНТАКТ С СОЛЁНОЙ ВОДОЙ, КОРРОЗИЯ ПРОИСХОДИТ БЫСТРЕЕ В РЕЗУЛЬТАТЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. ЧИСТОЕ ЖЕЛЕЗО ОТНОСИТЕЛЬНО УСТОЙЧИВО К ВОЗДЕЙСТВИЮ ЧИСТОЙ ВОДЫ И СУХОГО КИСЛОРОДА. КАК И У ДРУГИХ МЕТАЛЛОВ, НАПРИМЕР, У АЛЮМИНИЯ, ПЛОТНО ПРИСТАВШЕЕ ОКСИДНОЕ ПОКРЫТИЕ НА ЖЕЛЕЗЕ (СЛОЙ ПАССИВАЦИИ) ЗАЩИЩАЕТ ОСНОВНУЮ МАССУ ЖЕЛЕЗА ОТ ДАЛЬНЕЙШЕГО ОКИСЛЕНИЯ.

Слайд 6

РЖАВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА — ЭТО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ ПРОЦЕСС, КОТОРЫЙ НАЧИНАЕТСЯ С ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ ОТ ЖЕЛЕЗА К

КИСЛОРОДУ. СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ ЗАВИСИТ ОТ КОЛИЧЕСТВА ИМЕЮЩЕЙСЯ ВОДЫ, И УСКОРЯЕТСЯ ЭЛЕКТРОЛИТАМИ, О ЧЁМ СВИДЕТЕЛЬСТВУЮТ ПОСЛЕДСТВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ ДОРОЖНОЙ СОЛИ НА КОРРОЗИЮ АВТОМОБИЛЕЙ. КЛЮЧЕВОЙ РЕАКЦИЕЙ ЯВЛЯЕТСЯ ВОССТАНОВЛЕНИЕ КИСЛОРОДА: O2 + 4 E− + 2 H2O → 4 OH−

Слайд 7

ПОСКОЛЬКУ ПРИ ЭТОМ ОБРАЗУЮТСЯ ГИДРОКСИД-АНИОНЫ, ЭТОТ ПРОЦЕСС СИЛЬНО ЗАВИСИТ ОТ ПРИСУТСТВИЯ КИСЛОТЫ.

ДЕЙСТВИТЕЛЬНО, КОРРОЗИЯ БОЛЬШИНСТВА МЕТАЛЛОВ КИСЛОРОДОМ УСКОРЯЕТСЯ ПРИ ПОНИЖЕНИИ PH. ОБЕСПЕЧЕНИЕ ЭЛЕКТРОНОВ ДЛЯ ВЫШЕПРИВЕДЁННОЙ РЕАКЦИИ ПРОИСХОДИТ ПРИ ОКИСЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА, КОТОРОЕ МОЖЕТ БЫТЬ ОПИСАНО СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ: FE → FE2+ + 2 E−

Слайд 8

СЛЕДУЮЩАЯ ОКИСЛИТЕЛЬНО-ВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ РЕАКЦИЯ ПРОИСХОДИТ В ПРИСУТСТВИИ ВОДЫ И ИМЕЕТ РЕШАЮЩЕЕ ЗНАЧЕНИЕ

ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РЖАВЧИНЫ: 4 FE2+ + O2 → 4 FE3+ + 2 O2−

Слайд 9

КРОМЕ ТОГО, СЛЕДУЮЩИЕ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЕ КИСЛОТНО-ЩЕЛОЧНЫЕ РЕАКЦИИ ВЛИЯЮТ НА ХОД ФОРМИРОВАНИЯ РЖАВЧИНЫ: FE2+ +

2 H2O ⇌ FE(OH)2 + 2 H+ FE3+ + 3 H2O ⇌ FE(OH)3 + 3 H+ ЧТО ПРИВОДИТ К СЛЕДУЮЩИМ РЕАКЦИЯМ ПОДДЕРЖАНИЯ БАЛАНСА ДЕГИДРАТАЦИИ: FE(OH)2 ⇌ FEO + H2O FE(OH)3 ⇌ FEO(OH) + H2O2 FEO(OH) ⇌ FE2O3 + H2O ИЗ ПРИВЕДЁННЫХ ВЫШЕ УРАВНЕНИЙ ВИДНО, ЧТО ФОРМИРОВАНИЕ ПРОДУКТОВ КОРРОЗИИ ОБУСЛОВЛЕНО НАЛИЧИЕМ ВОДЫ И КИСЛОРОДА. С ОГРАНИЧЕНИЕМ РАСТВОРЁННОГО КИСЛОРОДА НА ПЕРЕДНИЙ ПЛАН ВЫДВИГАЮТСЯ ЖЕЛЕЗО(II)-СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИАЛЫ, В ТОМ ЧИСЛЕ FЕO И ЧЁРНЫЙ МАГНИТ (FE3O4).

Слайд 10

КРОМЕ ТОГО, ЭТИ СЛОЖНЫЕ ПРОЦЕССЫ ЗАВИСЯТ ОТ ПРИСУТСТВИЯ ДРУГИХ ИОНОВ, ТАКИХ

КАК CA2+, КОТОРЫЕ СЛУЖАТ В КАЧЕСТВЕ ЭЛЕКТРОЛИТА, И ТАКИМ ОБРАЗОМ, УСКОРЯЮТ ОБРАЗОВАНИЕ РЖАВЧИНЫ, ИЛИ В СОЧЕТАНИИ С ГИДРОКСИДАМИ И ОКСИДАМИ ЖЕЛЕЗА ОБРАЗУЮТ РАЗЛИЧНЫЕ ОСАДКИ ВИДА CA-FE-O-OH. БОЛЕЕ ТОГО, ЦВЕТ РЖАВЧИНЫ МОЖНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЛЯ ПРОВЕРКИ НАЛИЧИЯ ИОНОВ FE2+, КОТОРЫЕ МЕНЯЮТ ЦВЕТ РЖАВЧИНЫ С ЖЁЛТОГО НА СИНИЙ.

Слайд 11

СПОСОБЫ БОРЬБЫ СО РЖАВЧИНРОЙ
Ржавчину проще всего снять обработкой разбавленным водным раствором

соляной или серной кислоты, содержащим ингибитор кислотной коррозии уротропин.
Использовать растворы сильных кислот без ингибитора рискованно: можно растворить не только ржавчину, но и само изделие, поскольку железо — активный металл и взаимодействует с сильными кислотами с выделением водорода и образованием солей. В качестве ингибитора кислотной коррозии при удалении ржавчины можно использовать и картофельную ботву

Слайд 12

Выводы:
Скорость ржавления зависит от наличия кислот или солей. Скорость коррозии зависит

от количества имеющейся воды, и ускоряется электролитами. Препятствовать ржавлению может оксидная пленка которые образуются у некоторых веществ в основном у алюминия.