realizarea experimentelor au fost efectuate în instalație, care este prezentată în Fig. 5.
Ordinea de performanță.
1. Într-un pahar se toarnă baterie 1M soluție CuSO4 (0,5 sticlă volum) în celălalt - aceeași cantitate de ZnSO4.
2. Atașați un capac de ceașcă cu terminale universale zinc și placa de cupru și scufundă-le în soluțiile de săruri ale acestor metale.
3. Conectați ochelarii U-tub.
4. Schema Collect (Fig. 5). Nu scurt-circuit.
5. Închideți circuitul și în același timp, a porni cronometrul. Se înregistrează voltmetru. Verificați cu un galvanometru în prezența curentului în circuit.
6. Uita-te, a fost schimbat în timpul EMF. La zece minute după circuit deschis pentru a înregistra voltmetru.
7. Scoateți tubul în formă de U și plasat într-un flacon cu o soluție concentrată de azotat de potasiu. Plăci de zinc și deconectați-l de cupru, se spala cu apa de la robinet și a șters cu o hârtie de filtru.
8. Soluțiile au fost turnate în flacoane respective și se clătește cu pahare de apă distilată.
Fig. 5 - Aparat pentru determinarea EMF elementelor galvanice: 1 - pahar baterie 2 - tub de sticlă, 3 - capacul izolator 4 - borne universale 5 - electrozi 6 - sarme 7 - voltmetru 8 - galvanometru 9 - cronometru 10 - comutator
9. Raportul verbal: a) o scurtă schemă a celulei electrochimice, b) ecuația procesului de oxidare la anod, b) ecuația privind procesul de recuperare a catodului, g) oxidarea totală ecuație - reacția de reducere.
10. Schița circuitul de cupru care funcționează - celule electrochimice de zinc și indică direcția săgeții de mișcare a electronilor și a ionilor.
11. Se calculează valoarea teoretică a electromotoare celulei.
12. Concluzia este examinat dacă celula electrochimică polarizat în mod substanțial.
13. Se calculează eroarea relativă cu formula:
Eeksp - EMF determinat imediat după circuit.
Aceeași procedură este de a explora activitatea de celule electrochimice, având în vedere profesorul.
Note și atenționări
În această lucrare folosim soluții de sulfat de cupru și zinc. Atunci când se lucrează cu substanțe toxice (CuSO4. ZnSO4) este necesar să manifeste prudență. Turnând lichidul din vasele de reacție, de îngrijire trebuie să fie luate pentru a evita scurgerile de pe mâinile sau pe masa. După ce a lucrat cu atenție pentru a elimina spațiul de lucru și spălați-vă pe mâini cu apă și săpun.
1. Ce fel de dispozitive sunt numite celule galvanice?
2. Care este electrodul de hidrogen?
3. Ceea ce se numește potențialul electrod standard al metalului?
4. Ce concluzii pot fi trase din poziția metalului în seria electrochimică?
5. Cum se determină valoarea potențialului de echilibru al electrodului metalic formula lui Nernst?
6. Cum este electromotoare a celulei?
7. Care este diferența dintre elementul de celule-Jacobi Daniel Volta?
8. Se calculează EMF celulei, a format un electrod de nichel imersat în soluție 0,1 M NiSO4. și un electrod de cupru imersat în soluție 1M CuSO4.
9. Crearea de diagrame a două elemente galvanice Jacobi-Daniel, unul dintre care cuprul este catod, iar cealaltă - anod.
Laborator № 2
Obiectiv: să se familiarizeze cu anumite tipuri de coroziune de metal care apar în practică.
Tipuri de coroziune metal. Coroziunea chimice și electrochimice, caracteristicile acestora. Schema coroziunii electrochimice. Tipuri de depolarizare: oxigen și hidrogen. Coroziunea prin contactul între două metale. Protecția metalelor împotriva coroziunii. Anod și catod de acoperire de protecție din metal. protecție electrochimică.
Coroziunea - o distrugere spontană neconvenabilă punct de vedere tehnic a metalelor și a aliajelor sub influența mediului extern. Ruginirea este un caz special de coroziune atunci când sunt supuse din metale feroase distrugere, adică fier și aliajele sale. În funcție de natura mediului, care interacționează cu metalul, coroziunea două tipuri: chimice și electrochimice.
coroziune chimică are loc în medii care nu efectuează curent electric. Conform termenilor curgerii coroziunii procesului de coroziune a gazelor distins și la coroziunea în non-electroliti.
Atunci când se produce o degradare coroziune a gazelor din gazele de metal uscat și vapori la temperaturi ridicate, în absența umidității. Aspectul stratului de scară pe componentele motorului cu ardere internă, palele turbinelor cu gaz, metale după tratament - rezultatul fluxului de coroziune a gazului.
La temperaturi ridicate de pe suprafața metalică a fluxurilor de aer de oxidare a metalului:
coroziune chimică are loc în non-electroliți în funcționarea echipamentului de proces chimic. Ea se bazează pe reacții eterogene:
2 R - CI + Me → MeCl2 + R - R,
R - un radical organic
Prin al doilea tip de reacție la coroziune continuă rezervoare din oțel - stocare ulei, care conține o cantitate mare de compuși de sulf. Doar corodat ansambluri piston, duza motoarelor cu ardere internă care funcționează pe bază de combustibil dopat cu compuși cu sulf.
Coroziunea galvanică este mai raspandita, apare în electroliți, adică, mediu, efectuarea de curent electric.
Conform teoriei mikropar cauzează coroziunea galvanică a metalelor este prezența la suprafața lor a celulelor electrochimice scurt-circuitat microscopice care rezultă din neomogenitate metal și contactul cu mediul înconjurător. Spre deosebire de special făcute în arta celulelor electrochimice care apar pe suprafața metalului spontan.
Pe suprafața oricărei prezente de metal în atmosferă, există întotdeauna condițiile necesare pentru construirea unei celule electrochimice. Stratul subțire de umiditate pe suprafața de oxizi metalici de carbon dizolvat, sulf, azot și alte gaze prezente în aer. Acest lucru creează condiții pentru un contact cu electrolitul.
Pe de altă parte, diferite porțiuni ale suprafeței metalice au potențiale diferite. Motivele pentru aceasta sunt numeroase, de exemplu, diferența de potențial dintre diferitele părți ale suprafeței tratate, diferitele componente structurale ale aliajului, iar restul impurităților metalice etc. În care porțiuni din suprafața metalică a probei cu potențial de a deveni mai electronegative anozi și dizolvat.
La construirea produsului metalic trebuie să fie întotdeauna considerată o amenințare la coroziune lor electrochimice, în special atunci când există contact între metale din seria electrochimică în picioare la o distanță considerabilă unul față de celălalt. Metalul, caracterizat printr-o valoare negativă a potențialului de electrod standard, se va coroda. Combinații de metale, care sunt valori foarte diferite ale potențialelor de electrod nu este permisă în domeniu.
Deoarece coroziunea galvanică datorită apariției unor elemente mikrogalvanicheskih, toți factorii care contribuie la activitățile acestor elemente crește coroziunea. Acești factori sunt: o forță electromotoare mare, polarizare mică și conductivitate electrică ridicată a soluției.
Mecanismul coroziunii electrochimice.
: Dizolvarea metalului - în zona anodului, potențialul care electronegativitatea, oxidarea are loc
A: Me despre - n = Me n +
La depolarizare catodic are loc - procesul de descărcare de electroni cu o porțiune de catod. Substanțe sau ioni implicați în acest proces, numit depolarizers.
În practică, cele mai comune două tipuri de depolarizare, în care electronii sunt obligatorii pentru zonele cu catod: hidrogen și oxigen.
Hidrogenul depolarizare are loc în medii acide, depolarizers - hidrogen ioni H +:
depolarizare de oxigen are loc în neutre (și slab alcaline) medii depolarizers - molecula O2:
proces deosebit de răspândit cu depolarizare de oxigen. Se observă în coroziunea metalelor în apă, sol, aer și t umed. D.
Un exemplu este ruginirea fierului în aer umed. Componenta aliaj Fe3 C este potențial mai electropozitiv și un catod, fier pur se caracterizează printr-un potențial negativ și un anod. La anod oxidarea fierului are loc pe catod - depolarizare oxigen.
Ecuațiile de procese de coroziune:
La anod: 2Fe - 4 # 275; = 2Fe 2+
La catod: 2H2O + O2 + 4 # 275; = ~ 4 întrucât
Cea mai mare parte a metalelor feroase este distrus, ca urmare a acestor reacții.
Foarte des, coroziunea galvanică apare ca urmare a diferitelor aerare, t. Oxigen E. aer acces inegal la anumite porțiuni ale suprafeței metalice. Fig. 6 este o coroziune diagrama de fier sub picătură de apă.
Fig. 6 - Diagrama coroziunii fierului sub picătura de apă
În jurul marginilor picătură, în cazul în care oxigenul să pătrundă apar site-uri catodice cu ușurință. În centru, unde grosimea stratului de apă, tot mai dificil de a penetra oxigen, - porțiunea de anod. Oxidarea are loc la anod și distrugerea metalului pe catod - recuperarea oxidant prezent în soluție.
acces inegala de oxigen poate fi, de asemenea, cauza coroziunii a conductelor subterane (Fig. 7).
Fig. 7 - coroziune în sol
Dacă conducta trece prin parcelele de sol, diferite în compoziție și densitate (nisip, argilă, mlăștinoase), apoi supus coroziunii porțiunii conductei care este în pat dens trunchiul - argilă. Conducta, situată în nisip, ar fi la același catod ca printr-un pat de nisip pentru accesul la suprafața conductei mai ușor de oxigen și apă. La catod, depolarizarea oxigen va avea loc la anod - distrugerea metalului.
protejează metalele împotriva coroziunii Metode
Pentru a proteja metalele Următoarele metode sunt utilizate împotriva coroziunii: acoperirea aliere metalică de protecție, protecție electrochimică, proprietăți de protecție împotriva coroziunii schimbă.
metale aliere - eficiente (deși costisitoare) metodă de creștere a rezistenței la coroziune a metalelor. Când dopare este introdus în componentele din aliaj cauzează pasivarea; deoarece aceste componente sunt utilizate Cr, Ni, W. gasit o larga pentru protecția împotriva coroziunii a gazelor de dopaj.
acoperiri de protecție sunt metalice și nemetalice. Prin nemetalice acoperiri includ vopsele, materiale plastice, anorganic (peliculă de oxid sau de sare).
Materiale pentru acoperiri metalice pot fi ambele metale pure (Zn, Ni, Cr, Ag) și aliajele lor (bronz, alama, etc.). Prin natura comportării acoperirilor metalice la coroziune pot fi împărțite în catod și anod.
acoperiri catodică formează metale ale căror potențiale de electrod sunt mai pozitiv decât potențialul metalului protejat. Ca exemple ale acoperirilor cu catod de metal de pe oțel poate duce Cu, Sn, Ni. Când acoperirea este deteriorată sau prezența galvanic pori apare in care un anod protejat de metal și solubilă, iar materialul de acoperire - catod unde oxigen sau hidrogen curge depolarizare. În consecință, învelișul catodic poate proteja metalul de coroziune numai în absența porilor și defectele lor.
acoperiri anodic formate metale, care au un potențial mai negativ decât metalul protejat. Exemplu - strat de zinc-fier. Când se formează ruperea acoperire anodică galvanic, în care materialul de acoperire se dizolvă și devine anod, iar metalul care trebuie protejat este catod, astfel încât să nu fie expus la coroziune.
procese Ecuațiile care apar în timpul coroziunii fierului galvanizat în aer umed când deteriorate mecanic de acoperire, au forma:
A: Zn - 2 # 275; = Zn2 +