Коррозия под действием блуждающих токов.

Промышленные блуждающие токи создаются линиями электротранспорта, заземлителями постоянного тока, системами катодной защиты и другими электрическими установками. Они могут быть очень значительными по величине и наносить серьезный ущерб металлическим сооружениям, находящимся в зоне их действия. Типичные случаи электрокоррозии металлических сооружений под действием блуждающих токов показаны на рис. 1, 2.

Интенсивность коррозии объектов в поле блуждающих токов определяется напряженностью поля, удельным сопротивлением среды, состоянием изоляционного покрытия объекта, взаимным расположением объекта и источника тока.

Причины периодичности свойств элементов.

Периодическое изменение свойств элементов в периоде объясняется последовательностью заполнения электронами уровней и подуровней в атомах при увеличении порядкового номера элемента и заряда ядра атома.

Так как электронные конфигурации атомов элементов изменяются периодически, то соответственно периодически изменяются и свойства элементов, которые определяются их электронным строением: размерами атомов, энергетическими характеристиками, окислительно-восстановительнымим свойствами. Главным химическим свойством атомов элементов является их окислительная или восстановительная способность, которая определяется положением элемента в ПСЭ. В периодах от начала к концу ослабляется восстановительная активность атомов и возрастает окислительная, т. е. наблюдается переход от атомов с типичными свойствами металлов к атомам с типичными свойствами неметаллов, электроотрицательность атомов при этом возрастает. В пределах группы элементов (главной подгруппы) с ростом заряда ядра атомов увеличивается количество энергетических уровней атомов. Таким образом, восстановительная активность атомов по группам сверху вниз возрастает, а окислительная – снижается, уменьшается и величина ЭО атомов.

3. Составьте уравнения реакций в молекулярном, полном и сокращенном ионном виде

Ca(HCO₃)₂ + Ca(OH)₂ Þ;

MgOHCl + HNO₃ Þ.

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

 

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 42

Методы защиты металлов от коррозии.

Гидролиз солей.

Гидролиз – реакция обмена между солью и водой.

Соль образована сильным основанием и слабой кислотой (щелочная среда):

Na2CO3 + H2O = NaHCO3 + NaOH

Соль образована слабым основанием и слабой кислотой (нейтральная, слабокислая, слабощелочная среда). Такие соли чаще всего разлагаются водой полностью:

AL2S3 + 6H2O = 2AL(OH)3 + 3H2S

Соль образована слабым основанием и сильной кислотой (кислая среда):

CuCL2 + H2O = Cu(OH)CL + HCL

Не подвергаются гидролизу соли, образованные сильной кислотой и сильным основанием.

3. Cоставьте полные ионные и молекулярные уравнения, соответствующие приведенным кратким уравнениям реакций:

NiOH⁺ + H⁺ Þ Ni²⁺ + H₂O;

NiOH+ + H+ Þ Ni2+ + H2O

NiOH+ + NO3– + H+ + NO3– Ni2+ + 2 NO3– + H2O

NiOHNO3 + HNO3 Ni(NO3)2 + H2O

BO₃^3- + 3H⁺ Þ H₃BO₃.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 43

Металлические покрытия.

Металлические покрытия наносят гальваническим методом (гальванический электролиз), погружением деталей в расплавленный металл, лужением и методом металлизации (газотермическим напылением).
Гальванические покрытия используют в качестве защитно-декоративных покрытий различных металлических изделий (покрытие хромом, никелем, серебром) и антикоррозионных покрытий крепежных деталей, труб (покрытие цинком, кадмием, медью).

2. Основные положения теории электролитической диссоциации С.Аррениуса.

1. Электролитам в водной среде (и в расплавленном состоянии) свойственно распадаться на положительно заряженные ионы (катионы) и отрицательно заряженные ионы (анионы). Свойства ионов резко отличаются от свойств нейтральных атомов составляющих их элементов. Ионы в водных растворах гидратированны (аквакомплексы). Так, нейтральный атом натрия ₊₁₁Na 1 s ²2 s ²2 p ⁶3s¹ при обычных условиях легко отдает наружный (3 s ¹) электрон (окисляется). Натрий бурно реагирует с водой, кислотами, химически активен.
Ион (катион) натрия ₊₁₁Na⁺ 1 s ²2 s ²2 p ⁶ не может отдавать электроны (окисляться), не реагирует с водой.

2. Беспорядочное (хаотичное) движение ионов в растворе под действием электрического поля становится направленным: положительно заряженные ионы (катионы) движутся к электроду с отрицательным зарядом (катоду), а анионы – к аноду. Этим объясняется ионная проводимость водных растворов и расплавов электролитов.

NaOH Na+ + OH–.	Гидpaтированныe анионы гидроксильных групп, двигаясь к аноду, окрашивают нейтральный (фиолетового цвета) лакмус в синий цвет.
HCl H+ + Cl–.	Катионы гидроксония H3O+, двигаясь к катоду, окрашивают лакмус в красный цвет.

3. Процесс диссоциации электролитов в водной среде (расплавах) является обратимым:

3Составьте уравнения гидролиза Be(NO₃)₂, Rb₂S, BaCl₂ в молекулярном и ионном виде. Укажите рН среды.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

ЭКЗАМЕНАЦИОННЫЙ БИЛЕТ № 44

1. Протекторная и катодная защита металлов от коррозии.

Коррозия является электрохимическим процессом, образующим электрические потенциалы на участках поверхности металла с появлением при этом электрического тока (называемого в данном случае коррозионным током). Поэтому основным принципом активной катодной защиты черных металлов является защита посредством «жертвенных» электронов. Принцип заключается в том, что один металл (в данном случае – цинк) расходуется (жертвуется) для защиты другого металла (железо). Основной довод в пользу применения в качестве защитного покрытия для стали именно цинка — то, что цинк подвергается ржавлению гораздо медленнее, нежели железо.

Существует несколько способов катодной защиты металла от коррозии:

– присоединить к «плюсу» аккумуляторной батареи защищаемый металл (подземный трубопровод), сделав его катодом;

– прикрепить к днищу корабля (или нефтепроводу) цинковую пластину, которая будет ржаветь, защищая сталь (такая пластина называется протектором, а катодная защита — протекторной);

– покрыть цинком (анодом) защищаемую металлическую поверхность.

Последний метод защиты оказался самым эффективным и получил название — цинкование (оцинковка). Эффект в данном случае достигается за счёт очень хорошего электрического контакта между цинком и сталью.

Протекторная защита металла — способ антикоррозионной защиты, при котором защищаемой поверхности необходимо обеспечить контакт с более активным металлом (ссылка). По отношению к железу, более активными металлами являются кадмий, хром, цинк, магний и другие металлы.

Из механизма коррозии металла, следует, что более активный металл начинает испускать электроны и присоединять к образовавшимся ионам гидроксильной группы из раствора электролита, а другой, менее активный, будет принимать электроны, присоединяя их к своим ионам. В результате, более активный металл — анод — будет окисляться, а менее активный металл — катод восстанавливаться. Таким образом, анод будет защищать от коррозии результате, анод будетяться, а

Протекторная защита нашла широкое применение для защиты таких объектов как: подземные трубопроводы, резервуары, морские и речные суда и др. Все эти объекты находятся в постоянном контакте с электролитом, будь то грунтовые воды, химические растворы, морская или речная вода.

Для реализации протекторной защиты необходимо обеспечить соприкосновение самого протектора с чистой поверхностью защищаемого металла См. Рис. 1.

Если на эту конструкцию будет воздействовать внешняя среда, то электроны протектора будут переходить в защищаемый металл и на катоде начнется выделение водорода. Ионы протектора, соединяясь с кислородом (гидроксильными группами OH), вызывают окислительную реакцию, которая приводит к появлению гидроокиси того металла, из которого сделан протектор. Таким образом, обеспечивается катодная защита металла до тех пор, пока протектор полностью не разрушится вследствие коррозии. После полного разрушения начнет корродировать и сам металл.

Среди лакокрасочных материалов выделят класс протекторных грунтовок (цинконаполненных или цинкосодержащих). Применение данного вида материалов получило название «холодное цинкование».

2. Укажите, какие молекулы из перечисленных имеют угловую форму:

H₂O, BeCl₂, CO₂, H₂S?

H₂O, H₂S

3. Определите молярные концентрации ионов Н⁺ и ОН^-; рН и рОН 0,00001 М растворов азотной кислоты и едкого кали, если их степени диссоциации принять равными 1.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------