ШКОЛЬНАЯ НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ Какой металл разрушается быстрее всего? Выполнили :ученики 5 Б класса МАОУ СОШ г. Тюмени Газитаев Алигаджи, Малышев Миророслав.
Цель работы : выяснить с помощью обычной и соленой воды, какие металлы ржавеют быстрее всего и можно ли остановить процесс разрушения металлов.
Экологическая проблема Коррозия приводит к техногенному засорению нашей планеты. В настоящее время на земном шаре ежегодно выплавляется более 0,7 млрд т стали, а уничтожается коррозией от 10 до 25% этой величины. Средняя продолжительность жизни стальных изделий составляет около 15 лет. Таков же средний возраст изделий из многих цветных и черных металлов.
Какова же причина разрушения металлов? Все они, за исключением золота, серебра и платины, встречаются в природе в виде соединений, которые образуют минералы и горные породы.
Металл служит примером прочности. Недаром, когда хотят подчеркнуть это свойство, говорят: «Прочный как сталь». С понятием «металл» связано представление о чем-то неизменном, прочном, твердом. Но это не всегда так. Под влиянием внешней среды металлы окисляются и в результате разрушаются. Это и называется коррозией. Коррозия - это разрушение твердых тел вызванное химическими и электрохимическими процессами, развивающимися на поверхности тела при его взаимодействии с внешней средой.
Кислород воздуха взаимодействует с поверхностным слоем металла, при этом образуется оксидная пленка. Она образуется в условиях сухого воздуха и при комнатной температуре, и при нагревании. Такую коррозию называют химической Коррозия бывает двух видов: химическая и электрохимическая.
Таким образом, начальную стадию коррозии железа можно передать реакцией Электрохимическая коррозия Этот вид коррозии проходит в среде, проводящей электрический ток. Многие металлические предметы, которые мы используем в быту, не подвергаются видимой коррозии, в то время как потерянный ключ быстро ржавеет. Следовательно, электрохимическая коррозия зависит от внешних условий (состава и концентрации электролита). Скорость разрушения разных металлов различна. Электрохимическая коррозия Этот вид коррозии проходит в среде, проводящей электрический ток. Многие металлические предметы, которые мы используем в быту, не подвергаются видимой коррозии, в то время как потерянный ключ быстро ржавеет. Следовательно, электрохимическая коррозия зависит от внешних условий (состава и концентрации электролита). Скорость разрушения разных металлов различна. 2Fe + O 2 + 4H + = 2FeO + 2H 2 O
Начало эксперимента
Магний Магний металл серебристо-белого цвета
Цинк Основа оцинкованного ведра – железо, поверхность – серебристо- белый блестящий металл. По мере использования поверхность ведра покрывается буровато-беловатыми пятнами, разводами. Цинк будет разрушаться, железо же не ржавеет. Поэтому оцинкованные ведра сравнительно недороги и служат долго. Zn OH – = Zn(OH) 2(бурый осадок) «Стригущий лишай цинковых покрытий» – это картина одного из видов коррозии цинка, внешне очень похожая на известное грибковое заболевание.
Алюминий алюминий – это химически активный металл. Он легко окисляется кислородом воздуха, вследствие чего на его поверхности образуется тонкая стекловидная пленка. Но эта пленка обладает высокими защитными свойствами.
Медь На 4 –й день медная пластинка в соленой воде приобрела черные пятна, и вода в пробирке окрасился в голубой цвет, это и доказывает начало разрушение меди
Железо Ржавление железа – сложный процесс, в результате которого на поверхности образуется ржавчина. Упрощенный состав ржавчины, рыхлой массы красно-коричневого цвета, – гидроксид железа(III): Fe OH – = Fe(OH) 2, 4Fe(OH) 2 + O 2 + 2H 2 O = 4Fe(OH) 3.
Примеры коррозии 1. Консервная банка (луженое железо) представляет собой гальваническую пару железо–олов Стоит только банку вскрыть, как незамедлительно начинается всепожирающий процесс коррозии. При этом электроны от железа, как более активного металла, переходят на олово. Примеры коррозии 1. Консервная банка (луженое железо) представляет собой гальваническую пару железо–олов Стоит только банку вскрыть, как незамедлительно начинается всепожирающий процесс коррозии. При этом электроны от железа, как более активного металла, переходят на олово.
День МагнийОловоЦинкМедьАлюминийЖелезо(сталь) 1 Изменений нет 2 Очень слабый коричневый цвет 3 Изменений нет Изменений неОчень слабый коричневый цвет 4 Изменений нет Изменений не слабый коричневый цвет,небольшой осадок 5 Изменений нет Изменений не слабый коричневый цвет,небольшой осадок 6 Изменений нет Более тусклый цвет пластинки Изменений некоричневый цвет, осадок 7 Изменений нет Есть небольшое черные точечки, более тусклый цвет пластинки Изменений некоричневый цвет, осадок 8 Есть небольшое потемнение, более тусклый цвет пластинки Изменений нет Есть небольшое черные точечки, более тусклый цвет пластинки Изменений некоричневый цвет, осадок 9 Есть небольшое потемнение, более тусклый цвет пластинки Изменений нет Есть небольшое черные точечки, более тусклый цвет пластинки Изменений не коричневый цвет, осадок в виде хлопьев 10Есть небольшое потемнение, более тусклый цвет пластинки Изменений нет Изменений некоричневый цвет, осадок в виде хлопьев Результаты наблюдений. Таб1. Наблюдения за металлическими пластинками в дистиллированной воде
ДеньМагнийОловоЦинкМедьАлюминийЖелезо(сталь) 1Изменений нет 2 Растворился и образовался осадок белого цвета Изменений нет слабый коричневый цвет,небольшой осадок 3осадок белого цветаИзменений нет Коричнево -ржавый цвет, осадок 4осадок белого цветаИзменений нет металлический блеск слабеет, цвет раствора не меняется черные пятна на пластине Изменений нет Коричнево -ржавый цвет, осадок 5осадок белого цветаИзменений нет металлический блеск слабеет, цвет раствора не меняется черные пятна на пластине; слабо- голубой цвет металлический блеск слабеет Коричнево -ржавый цвет, осадок 6осадок белого цветаИзменений нет металлический блеск слабеет, цвет раствора не меняется черные пятна на пластине; слабо- голубой цвет металлический блеск слабеет Коричнево -ржавый цвет Есть оксидная пленка, осадок в виде хлопьев 7осадок белого цветаИзменений нет металлический блеск слабеет, цвет раствора не меняется черные пятна на пластине увеличиваются; - голубой цвет раствора металлический блеск слабеет Насыщенный коричнево - ржавый цвет, осадок в виде хлопьев.Есть оксидная пленка 8осадок белого цветаИзменений нет металлический блеск слабеет, цвет раствора не меняется черные пятна на пластине увеличиваются; - голубой цвет раствора металлический блеск слабеет Насыщенный коричнево - ржавый цвет, осадок в виде хлопьев Есть оксидная пленка 9осадок белого цветаИзменений нет металлический блеск слабеет, цвет раствора не меняется черные пятна на пластине увеличиваются; - голубой цвет раствора металлический блеск слабеет, цвет раствора не меняется Насыщенный коричнево - ржавый цвет, большое количество осадка на дне емкости.Есть оксидная пленка 10осадок белого цветаИзменений нетметаллический блеск слабеет, цвет раствора не меняется черные пятна на пластине увеличиваются; - голубой цвет раствора металлический блеск слабеет, цвет раствора не меняется Насыщенный коричнево - ржавый цвет, большое количество осадка на дне емкости в виде хлопьев.Есть густая оксидная пленка Таб.2. Наблюдения за металлическими пластинками в соленой воде
Результаты эксперимента Эксперимент показал,что по-разному реагируют металлы на дистиллированную воду и на соленую воду. Мы на следующий же день заметили, что пластинка магния в соленой воде,просто растворилась и выпала в осадок белого цвета. В стакане с соленой водой железный болт приобрел коричневый (ржавый) цвет, к концу эксперимента образовался густой ржавый осадок. На 4 –й день медная пластинка в соленой воде приобрела черные пятна, и вода в пробирке окрасился в голубой цвет, это и доказывает начало разрушение меди. Особо сильных изменений не было у алюминия и цинка. Казалось, что они теряют свой металлический блеск,становились тусклыми т.е. образовали на поверхности плотную сплошную пленку. Возможно, этот процесс и есть медленного окисления
Практически не подвергаются коррозии так называемые благородные металлы. К благородным металлам обычно относят золото, серебро и платину. Однако этими металлами их список далеко не исчерпывается. В науке и технике в их число также включают спутники платины – платиновые металлы: палладий, рутений, родий, осмий и иридий.
1. Знаменитый «Медный всадник» установлен на внутреннем железном каркасе, который соединён с бронзовой фигурой бронзовыми скобками. В 1978 году, реставрируя каркас, его очистили от ржавчины и грязи и окрасили свинцовым суриком. Окраску проводили несколько раз. Зачем, ведь виден только внешний вид фигуры? 2. Более двух тысяч лет Рим украшала конная статуя императора Марка Аврелия. Она одна уцелела со времён язычества. В 1970 году статую пришлось «госпитализировать»: бронза отдельных частей сильно разрушилась, остатки же некогда нанесённой позолоты сохранились в виде крошечных остатков. Непонятно, что способствовало столь интенсивному разрушению металла. 3. Хранение лезвий в растворах солей хромовой кислоты позволяет им оставаться острыми.