Урок "Корозія металів.Види корозії".

Хімія

 Урок на тему: «Корозія металів. Види корозії: хімічна та електрохімічна. Захист від корозії»

Дмитрик О.Б.,

викладач хімії та біології

Дрогобицького професійного

політехнічного ліцею

Тема уроку: Корозія металів. Види корозії: хімічна та електрохімічна. Захист від корозії

Мета уроку:

• освітня: ознайомити з корозією металів як окисно-відновним процесом; з’ясувати суть хімічної та електрохімічної корозії металів; розглянути способи захисту металів від корозії

• виховна: формувати активну життєву позицію, вміти застосовувати одержані знання на практиці з метою захисту металів від корозії, бережливого ставлення до навколишнього середовища

• розвивальна: розвивати уміння аналізувати, порівнювати, узагальнювати, робити самостійні висновки; розвивати пізнавальний інтерес до предмету, використовуючи комп’ютерні технології

Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу та первинного закріплення знань

Базові поняття: корозія, хімічна корозія, електрохімічна корозія, інгібітори,

протектори

Обладнання і реактиви: шість пробірок, шість залізних цвяхів, розчин натрій хлориду, вода, розчин натрій гідроксиду, лак, мідний дріт, цинкові пластини; комп’ютер, мультимедійний проектор, тестові завдання

Форми роботи: індивідуальна, групова, фронтальна

Очікувані результати – учень засвоїв і вивчив:

• поняття «корозія»
• види корозії

• методи захисту металу від корозії

Епіграф

Знати – значить перемагати

Хід уроку

1. Організаційний момент (привітання, з’ясування відсутніх, побажання гарного настрою, позитивного спілкування та активної роботи)

2. Актуалізація опорних знань(слайд№1,2)

Фронтальне опитування:

1. Назвіть метал, що входить до складу гемоглобіну крові:

а) Mg;  б) Al;   в) Fe

2. Який метал є найтугоплавкішим:

а) Pb;  б) W;   в) Cr

3. Назвіть метал, що здатен намагнічуватися:

а) Ni;   б) Cr;   в) Mg

4. Який метал найлегший:

а) Mg;  б) Li;    в) Al

5. Зв'язок в металах називається:

а) йонний;   б) ковалентний;   в) металічний

6. Назвіть найпоширеніший у природі металічний елемент:

а) Fe;   б) Al;   в) Mg

7. Метал, що має найбільшу густину:

а) Fe;   б) Os;   в) Pb

8. Який метал здатний «бігати» по гладкій поверхні:

а) Na;   б) Br;   в) Hg

9. Назвіть метал, що має бактерицидні властивості:

а) Ag;  б) Co;   в) Sn

10.  Сполуки металів з оксигеном:

а) сульфіди;  б) оксиди;    в) нітриди

11.  Лідер серед металів по електропровідності:

а) Al;   б) Ag;   в) Cu

12. Найпластичніший метал:

а) Al;   б) Au;   в) Zn

3. Мотивація навчальної діяльності і повідомлення теми уроку(слайд№3)

Ми продовжуємо вивчати тематичний блок «Метали» і сьогодні познайомимося з цікавою властивістю металів, яку можна назвати «хворобою» металів. Я думаю, ви здогадаєтеся про що буде йти мова, вставивши пропущені слова в українські народні приказки:

• Поки залізо в роботі, його _____ не візьме.
• Гризе мов _____ залізо.
• Залізо _____ з’їдає, а заздрий від заздрощів погибає.
• _____ їсть залізо, а горе – серце.
• _____ їсть залізо, а чоловіка  - хвороба.

Так, сьогодні ми поговоримо саме про іржу, найбільшого ворога металів.

4. Вивчення нового матеріалу

Метали часто змінюють свій початковий вигляд. Залізо ржавіє, мідь, срібло тьмянішають і втрачають характерний блиск. Іржавіння заліза є одним із прикладів корозії металів. Корозію  називають «ворогом металів». В жертву корозії приноситься 10% металу, який щорічно виробляє людство. Із латинської мови слово «корозія» - роз’їдати. Із корозією металів ми зустрічаємося щодня. Іржавіє сталь, зеленіє мідь, біліє цинк… Корозію можна також порівняти із хворобою, на яку хворіють метали.  А хворобу важливо вчасно діагностувати, лікувати, здійснювати  заходи профілактики.

Величезні океанські судна час від часу доводиться ставити в доки на капітальний ремонт і замінювати «з’їдену» морською водою обшивку бортів. Внаслідок корозії виходять з ладу машини, прилади, апарати. Корозія металів призводить до аварій (проривів)  каналізаційних і водопровідних труб, газопроводів, що часто згубно впливає на навколишнє середовище. Витрати пов’язані із корозією становлять 7-8 % національного доходу.

Вчитель оголошує тему уроку.

Корозія – явище руйнування металів та їх сплавів під впливом речовин навколишнього середовища.

Корозія металів відбувається в різних середовищах:

• на повітрі (вологому і сухому);
• у воді (у тому числі і в морській);
• у ґрунті;
•      у розчинах електролітів, ін.

Швидкість корозії залежить від природи середовища, від температури, кислотності, від природи металу, стану його поверхні, способу його експлуатації тощо.

Корозія може бути хімічна те електрохімічна.

Хімічна корозія – це руйнування металу його окисненням без виникнення електричного струму в системі. В природі практично не зустрічається, але спостерігається в апаратах хімічного виробництва. Хімічна корозія полягає у взаємодії металу із сухими газами (O₂, Cl₂, H₂S). Її результат – утворення на поверхні металу шару або плівки оксиду, сульфіду чи інших сполук. Під час хімічної корозії метал безпосередньо взаємодіє з окисником, наприклад: залізо в сухому повітрі за звичайних умов не змінюється, а під час нагрівання взаємодіє з киснем (в кузнях, на прокатних станах: 3Fe + 2O₂ = Fe₃O₄)

Електрохімічна корозія – руйнування металів у середовищі електролітів з утворенням електричного струму в системі (окиснення металу, що знаходиться в контакті з іншим металом або водою).

Причини виникнення корозії металів полягають в хімічній взаємодії їх з речовинами, які знаходяться в навколишньому середовищі.

Найнебезпечнішими для металів компонентами довкілля є кисень O₂ , водяна пара H₂O, карбон (IV) оксид CO₂, сульфур (IV) оксид SO₂ та нітроген (IV) оксид NO₂.

Хімічні процеси, що відбуваються під час корозії заліза:

2Fe+ H₂O + O₂ = 2 Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂ + 2H₂O + O₂ = 4Fe(OH)₃

Сумарне рівняння корозії цинку:

2Zn + O₂ + 2H₂O = 2Zn(OH)₂

Чим більше забруднене середовище, тим швидкість корозії більша. У промислово розвинутих містах метали кородують швидше,  ніж у сільській місцевості.

Електрохімічна корозія – це процес, який протікає за наявності 2-3 металів у середовищах з йонною провідністю. На аноді (більш активному металі) відбувається окиснення цього металу, на катоді (менш активному металі) – відновлення водню. Наприклад, для пари Zn  - Cu в агресивному середовищі виникає процес

У цьому випадку активніший метал швидше руйнується.

Деякі метали при корозії покриваються щільною, добре скріпленою з металами оксидною плівкою, яка не дозволяє кисню і воді проникнути в більш глибокі шари і тому оберігає метал від подальшого окиснення. Наприклад, алюміній покривається плівкою алюміній оксиду, який захищає метал від дії кисню і води.

Захист металів від корозії.

. Проблема захисту металічних виробів виникла майже з початку використання металів. Люди прагнули захистити метали від атмосферного впливу за допомогою жиру, масел, а пізніше покриттям іншими металами. Так, у працях давньогрецького історика Геродота (5ст. до н.е.) є згадки про використання олова для захисту заліза від корозії.

Заходи захисту металів.

• Нанесення на поверхню металів захисних плівок (лаку, фарби, емалі).
• Покриття металів шаром інших металів. У по­всякденному житті людина найчастіше зустрічається з покриттям заліза цинком і оловом. Залізо, покрите цинком, називають оцинкованим. Його використовують для покриття дахів будинків. А вкрите оловом називають білою жерстю й використовують для виготовлення консервних банок. Лудіння – покриття оловом.
• Використання інгібіторів. Інгібітори — це ре­човини, здатні уповільнювати процес окиснення металу.
• Створення сплавів з антикорозійними власти­востями, наприклад, нержавіючих сталей шляхом дода­вання до заліза нікелю, хрому, кобальту тощо.
• Протекторний захист — створення контакту мета­лу з більш активним металом, який буде руйнуватися. Так, цинк електрохімічно захищає залізо від корозії.

Готуючись до сьогоднішнього уроку ви отримали випереджувальні завдання і утворили дослідницькі групи, отже зараз ми послухаємо ваші звіти про виконану роботу.

Група №1.

Виступ учнів із захистом  проекту Дослідження умов швидкості корозії.

В шість  пробірок на декілька днів розмістили  залізні цвяхи: 

• Пробірка № 1 – залізний цвях у водопровідній воді.
• Пробірка № 2 – залізний цвях у розчині натрій хлориду.
• Пробірка № 3 – залізний цвях у контакті з міддю у розчині натрій хлориду.
• Пробірка № 4 -  залізний цвях у контакті з цинком у розчині  натрій хлориду.
• Пробірка № 5 – залізний цвях у розчині натрій хлориду з добавкою натрій      гідроксиду.
• Пробірка № 6 -  залізний цвях покритий лаком.

Результати нашого експерименту показали:

• У пробірці під №1 залізо поржавіло не сильно. Корозія в чистій воді відбувається повільніше  це пояснюється тим, що вода є слабким електролітом.
• У пробірці під №2 - корозія  відбувається швидше (наявність NаСІ).
• У пробірці під №3 швидкість корозії дуже велика - утворилось багато іржі. В цьому стакані залізний цвях разом з мідною дротиною поміщений у розчин NаСl.
• У пробірці під №4 спостерігаємо корозію не заліза, а цинку. Тому що залізо в контакті з більш активним металом навіть у присутності NаСl залишається захищеним.
• У пробірці під №5 добавлено розчин NаОН - корозія зменшилася. Отже, NаОН сповільнює процес корозії.
• У пробірці під № 6 – корозія не відбувається, бо залізо захищене лаком.

Група №2 підготувала інформаційний листок про корозію

Кутубська колона

За 20 км від Делі (Індія) височить одна з найзагадковіших споруд світу — залізна Кутубська колона висотою 7,3 м.,вага 6,5 т, діаметр 42 см у основи та 30 см зверху. Колона була побудована на честь царя Чандрагупти ІІ. Вважалося, що у того, хто стане до неї спиною та зведе навколо неї руки, здійсняться заповітні мрії. Попри вологий і жаркий тропічний клімат на колоні немає жодної плями іржі.

Секрет полягає у складі колони: 99,7 % заліза, незначний вміст сірки і вуглецю.

Надчисте залізо практично не піддається корозії.

Трагедія яхти «Поклик моря».

На початку минулого століття на замовлення американського мільйонера була збудована шикарна яхта, «Поклик моря». Дно її було обшите монель-металом (сплав нікелю й міді), а кіль, рама та інші деталі зі сталі. Коли яхту спустили на воду, виник величезний гальванічний елемент. Наслідки були жахливі. Ще до виходу у відкрите море, яхта повністю вийшла з ладу.

Іржа на вустах.

У апокрифічній Книзі Єноха розповідається, як злий ангел Азазель "навчив жінок мистецтву підмальовувати очі й підфарбовувати губи, щоб стати красунями... І світ від цього змінився". З фарбами, правда, були проблеми. Споконвіків для губної помади використовували природні барвники: оксид заліза (сурик), сульфід ртуті (кіновар), шафран і хну. Губи єгипетських модниць пахли іржею, бо у той час вони використовували сурик, змішаний з бджолиним воском. Колір був "вирви око", а поцілунки - гіркими і навіть отруйними.

Група №3 розробила практичні поради боротьби з корозією.

1. В кузові легкового автомобіля після 3 років  експлуатації виникає біля 130-150 вогнищ корозії загальною площею в декілька квадратних метрів. Корозії піддаються майже всі елементи кузова автомобіля, але в основному вона виникає на днищі і крилах.

Поради спеціаліста: ”Лікування автомобіля”:

• За допомогою наждачного паперу очистити поверхню металу від бруду та іржі.
• Нанести  шпаклівку. Потім зачистити поверхню наждачним папером: спочатку грубшим, потім тоншим.
• Після цього нанести грунтівку.
• Знежирити поверхню розчинником.
• Нанести фарбу в два шари. Перший – тонкий, другий  – грубший. Інтервал між ними - 6-8 хвилин. Середній час висихання фарби  -2 години.\

2. Поради спеціаліста, щоб позбавитися іржавих плям на тканині.

На бавовняних, лляних і вовняних тканинах білого кольору іржаві плями видаляють за допомогою розчинів лимонної, оцтової або щавелевої кислот з розрахунку одна чайна ложка кислоти на склянку води. Можна використати і лимонний сік. Забруднену тканину потрібно занурити в нагрітий до кипіння розчин кислоти а після цього ретельно прополоскати водою з кількома краплями нашатирного спирту.

3. Як правильно зберігати інструменти і металеві вироби в домашній майстерні. Перш ніж сховати в гараж ковзани влітку або велосипед взимку потрібно змастити їх вазеліном або саморобним захисним мастилом. Для цього до 400 г гасу додати 30 г стеаринової стружки і добре перемішати.

V. Узагальнення і систематизація знань.

1. Поміркуйте, яке відро слугуватиме довше: луджене чи оцинковане і чому?

2. Поміркуйте, як впливає на металеві частини машини те, що дороги взимку по -сипають сумішшю піску і солі?

3. Бліц-опитування

• Поясніть, що таке корозія.(руйнування металів під дією факторів зовнішнього середовища)
• Поясніть на прикладі заліза, до яких втрат призводить корозія( З доісторичних часів людство виплавило близько 20 млрд. т заліза. Із них корозія (іржа) «з’їла» 14 млрд. т)
• Які види корозії ви знаєте за механізмом перебігу корозійних пошкоджень? (хімічну, електрохімічну)
• Які ви знаєте способи захисту металів від корозії? (захисні покриття,зміна складу середовища, протекторний захист)
• Чи існують метали,що здатні самі себе захистити від корозії? (Алюміній, цинк. На їх поверхні під дією повітря утворюється стійка захисна оксидна плівка)
• Що означає термін «олов’яна чума»? У чому його суть? (алотропія олова, зміна кристалічної структури металу за низьких температур)

VI. Рефлексія.

Картка самооцінки на уроці.

VII. Домашнє завдання.

§18, сторінка 128-131, вправа 168, 169. Складіть сексан до слова «корозія».

VIII. Підсумки уроку.

Література

1. П. П. Попель, Л. С. Крикля Хімія. Підручник для 10 класу загальноосвітніх навчальних закладів. Рівень стандарту – К.: в-во «Академія», 2010. – 130 с.
2. О. Г. Ярошенко Хімія. Підручник для 10 класу загальноосвітніх навчальних закладів. Рівень стандарту – К.: в-во «Грамота» , 2010. – 214 с. 
3. Савчин М. М. Робочий зошит з хімії, 9 клас.- Львів: ВНТЛ - Класика, 2003 –С. 92-93.
4. http://pidruchnyk.com.ua/380-himiya-yaroshenko-10-klas.html
5. http://urok-ua.com/konspekt-uroku-himiji-10-klas-koroziya-metaliv-zahyst-vid-koroziji/

Додатки

Слайд 1:

Слайд 2:

Слайд 3:

Слайд 4:

Слайд 5:

Слайд 6:

Слайд 7:

Слайд 8:

Слайд 9:

Слайд 10:

Слайд 11:

Слайд 12:

Слайд 13:

Слайд 14:

Слайд 15:

Слайд 16:

Слайд 17:

Слайд 18:

Слайд 19:

Слайд 20: