Коррозия металлов и способы защиты от коррозии

Тема

Коррозия металлов.

Тип урока

УУНЗ

Цель урока

Изучить коррозию металлов и способы борьбы с ней.

Знать

Понятия: коррозия металлов, химическая и электрохимическая коррозия, окисление и восстановление, окислитель и восстановитель. Способы борьбы с коррозией. Окислительно-восстановительные реакции. Электрохимический ряд напряжений металлов.

Уметь

Уметь составлять окислительно-восстановительные реакции, характеризовать физические свойства металлов, химические свойства металлов как восстановителей.

Химический эксперимент

Демонстрационный опыт

Реактивы и оборудование

Железные гвозди, раствор серной кислоты, медная проволока, цинковая пластина, красная кровяная соль, вода, химические стаканы, мультимедийный комплекс

Наглядность

Электронная презентация, электрохимический ряд напряжений металлов

Этап

Содержание

Сопровождение урока

Деятельность учителя

Деятельность учащихся

1. Организационный момент

Добрый день! Садитесь, пожалуйста!

Приветствует

учащихся

Приветствуют учителя

2. Актуализация опорных знаний

Прежде чем мы приступим к изучению новой темы, давайте вспомним.

Какой процесс называют окислением? (процесс отдачи электронов, сопровождающийся повышением степени окисления элемента)

Какой процесс называют восстановлением? (процесс принятия электронов, сопровождающийся понижением степени окисления элемента)

Какие реакции называют окислительно-восстановительными ? (химические реакции, протекающие с изменением степени окисления атомов химических элементов, входящих в состав реагирующих веществ)

Какими свойствами обладают металлы? (металлы-восстановители)

Слайды 1,2

Организует беседу с учащимися

Отвечают на вопросы учителя

3. Сообщение новой темы. Постановка цели. Мотивация учебной деятельности

Приступим к изучению новой темы.

Вы вернулись из отпуска. Открыли кран с водой. Рыжеватая вода лениво потекла из крана, потом она чуть посветлела, но струйка стала слабее. Почему так плохо порой идёт в наши квартиры вода? Враг приносящий бедствия вам хорошо известен и зовут его коррозия. Что же такое коррозия?

Какие факторы влияют на коррозию металлов?

Какие существуют способы борьбы с ней?

На этот и другие вопросы мы сможем ответить, изучив новый материал и проведя химический эксперимент. Итак, откройте тетради и запишите тему урока «Коррозия металлов».

Слайды 3,4,5

Формулирует тему урока, цель урока, мотивирует учащихся

(электронная презентация)

Задаёт учащимся вопросы

Записывают в тетради число и тему урока, слушают мотивацию

Пытаются найти ответы на вопросы учителя

4.Изучение нового материала

Нам предстоит рассмотреть такие вопросы, как

1. Понятие коррозии, её виды.

Сущность коррозии

2. Способы защиты от коррозии

3. Влияние коррозии на процессы жизнедеятельности.

I. Понятие коррозии металлов и её виды

Что же такое коррозия металлов? Коррозия металлов (лат. «corrodere» - разъедать) – это физико-химическое взаимодействие металла со средой, ведущее к разрушению металла (окислительно-восстановительный процесс разрушения металлов и изделий из них под воздействием окружающей среды).

Коррозию можно классифицировать:

По механизму процесса

Химическая

Электрохимическая

А сейчас ребята найдите определение химической и электрохимической коррозии металлов

Химическая коррозия металлов — это разрушение металлов в результате их химического взаимодействия с веществами окружающей среды.

Наиболее распространенным видом химической коррозии является газовая коррозия, проистекающая в сухих газах при полном отсутствии влаги. Газообразное вещество окружающей среды реагирует с металлом на поверхности металлического изделия и образует с ним соединения (Пр. двигатели внутреннего сгорания).

Электрохимическая коррозия — это разрушение металлов в электролитах, которое сопровождается возникновением электрического тока. Это такая коррозия, в результате которой наряду с химическими процессами (отдача электронов атомами коррозируемого металла — процесс окисления) протекают электрические (перенос электронов от одного участка изделия к другому).

Ребята, давайте рассмотрим сущность коррозии. Проведём следующий эксперимент.

В стакане №1: вода + ж.гвоздь

В стакане №2: вода + к-та + ж.гвоздь

В стакане №3: вода + к-та + ж.гвоздь, обвитый медной проволокой

В стакане №4: вода + к-та + ж.гвоздь + цинковая пластинка

Что же мы наблюдаем? В 1, 2, 3 стаканах произошло разрушение гвоздя – он заржавел (в 1 – меньше всего, в 3 – больше всего). В 4 стакане ржавчины нет. Что же происходит с железом в 1, 2, 3 стаканах? Железо окисляется, при этом выступает в роли восстановителя:

Fe⁰- 2ē = Fe²⁺

Как вы думаете, что же в этом процессе выступает в качестве окислителя? (кислород, вода, катионы водорода).

2Н⁺ + 2ē = H₂⁰

O₂ + 2H₂O + 4ē = 4OH^-

Почему же всё-таки в 4 стакане нет ржавчины? Если два различных металла, находящихся в контакте между собой, опустить в раствор электролита, то металл более активный, расположенный в электрохимическом ряду напряжений левее, будет разрушаться, предохраняя тем самым менее активный металл от коррозии. Например, при контакте железа с медью в растворе электролита железо, как более активный металл, будет постепенно растворяться, переходя в раствор в виде ионов железа. При этом электроны, высвободившиеся из атомов железа, перейдут к меди и на её поверхности соединятся с ионами водорода, находящимися в водной среде. Катодом является медь, анодом – железо. В случае пары железо-цинк мы наблюдаем обратную картину: разрушается цинк, как более активный металл.

Мы можем доказать, что в растворе присутствуют ионы Fe²⁺. Для этого прильём к растворам в стаканах раствор красной кровяной соли. Это, всем известная, качественная реакция на ион Fe²⁺. В случае присутствия последнего наблюдается синее окрашивание. Таким образом, мы убедились, что в стакане №3 ионы Fe²⁺ присутствуют.

Если сравнивать результаты опытов 1, 2, 3, то можно сделать вывод о том, что металл корродирует меньше если он находится в менее агрессивной среде, а также не находится в паре с менее активным металлом. Кроме того, химически чистый металл практически не подвергается коррозии.

II. Способы защиты от коррозии

1. легирование металлов, получение сплавов. Например, в настоящее время создано большое число нержавеющих сталей путем присадок к железу никеля, хрома, кобальта и др. Такие стали, действительно, не покрываются ржавчиной

2. нанесение на поверхность металлов защитных пленок: лака, краски, эмали, других металлов.

Листовое железо, покрытое цинком, называют оцинкованным железом, а покрытое оловом – белой жестью. Первое в больших количествах идет на кровли домов, а из второго изготавливают консервные банки.

Неметаллические покрытия (краски, эмали, лаки) дешевые, но обычно недолговечные. Раз в два года, а иногда и чаще их требуется обновлять. Так, например, красят Эйфелеву башню в Париже.

3. введение ингибиторов (замедлителей коррозии)

Ингибиторы коррозии вводят в замкнутые системы охлаждения, в нефтепродукты и даже впрыскивают в газопроводы для снижения коррозии труб изнутри.

4. протекторный метод защиты от коррозии

Цинк электрохимически защищает железо от коррозии. На этом принципе основан протекторный метод защиты от коррозии металлических конструкций и аппаратов. Английское слово «претект» – означает защищать, предохранять.

III. Влияние коррозии на организм человека и роль коррозии в жизни человеческого общества

Коррозия металлов наносит большой экономический вред. Коррозия приводит к уменьшению надежности работы оборудования: аппаратов высокого давления, паровых котлов, металлических контейнеров для токсичных и радиоактивных веществ. Коррозия приводит к простоям производства из-за замены вышедшего из строя оборудования, к потерям сырья и продукции. Коррозия также приводит к загрязнению продукции, а значит, и к снижению ее качества.

Способность металлов пассивироваться широко используют для их защиты от коррозии. Например, известно, что хранение лезвий безопасных бритв в растворах солей хромовых кислот позволяет дольше сохранять их острыми. Так как под действием влажного воздуха железо, особенно на острие лезвия, окисляется и покрывается рыхлым слоем ржавчины.

Чтобы предотвратить глобальные катастрофы на судах, фабриках и заводах, нужно упорно изучать методы защиты от этой проблемы. И в то же время необходимо найти применение коррозии металлов. Одним из направлений может быть ее применение для разрушения конструкций в труднодоступных местах. Изучая коррозию более подробно, мы видим, что она оказывает как отрицательные, так и положительные влияние. Разрушение металлов и сплавов можно применить как один из способов борьбы с космическим мусором. Если бы железо, подобно серебру и золоту, не ржавело, то мы не существовали бы, и ни одно растение не зеленело бы на Земле. Растворённая в воде его ржавчина составляет часть пищи растений и придаёт им зеленый цвет. Та же «ржавчина» снабжает железом нашу кровь и придаёт ей красный цвет.

Слайды 6-18

Рассказывает учащимся о коррозии металлов и её видах, сопровождает свой рассказ слайдами электронной презентации

Дает задание учащимся, самостоятельно найти определение в учебнике

Проводит демонстрационный опыт, обсуждает результаты опыта вместе с учащимися

Спрашивает у учащихся, что может быть окислителем в этом процессе

Обращает внимание учащихся на электрохимический ряд напряжения металлов

Доказывает наличие ионов Fe²⁺ в растворе

Рассказывает о способах защиты от коррозии, предлагает учащимся в виде схемы законспектировать способы защиты от коррозии (электронная презентация)

Рассказывает учащимся о вреде и пользе коррозии

Слушают рассказ учителя, записывают в тетради определение коррозии, зарисовывают схему классификации коррозии металлов

Выполняют самостоятельное задание

Наблюдают за ходом эксперимента, обсуждают результаты опыта вместе с учителем

Отвечают на вопрос учителя

Вспоминают, как зависит активность металла от положения его в электрохимическом ряду напряжений металлов

Наблюдают за опытом

Слушают учителя, записывают в виде схемы способы защиты от коррозии.

Слушают рассказ учителя

5.Обобщение и систематизация знаний

Для закрепления нового материала давайте ответим на вопросы

Как называются вещества, замедляющие коррозию?

Введение каких элементов в сталь повышает ее коррозионную стойкость?

К стальному днищу машины была предложена протекторная защита. Какой металл для этого лучше применить: Zn, Cu или Ni?

Почему многие детали быстрее коррозируют вблизи предприятий?

Слайд 19

Задаёт вопросы учащимся

Отвечают на вопросы учителя

6. Подведение итогов урока. Сообщение домашнего задания

Итак, что нового сегодня на уроке вы узнали?

Запишите, пожалуйста, домашнее задание в дневник.

§ 10, напишите сообщение о влиянии коррозии на жизнь людей в с. Антипаюта.

Слайд 20

Подводит вместе с учащимися итоги урока, оценивает наиболее активных учеников, задаёт д/з

Вместе с учителем подводят итоги урока, записывают домашнее задание в дневник