Zvyšování kvality výuky v přírodních a technických oblastech CZ.1.07/1.1.28/02.0055 Koroze kovů (laboratorní práce) Označení: EU-Inovace-Ch-9-02 Předmět: chemie Cílová skupina: 9. třída Autor: Mgr. Simona Kubešová Časová dotace: 1 vyučovací hodina Forma: práce jednotlivců Anotace: Na základě provedení této laboratorní práce si žáci vyhledají a utřídí poznatky o korozi kovů. Založí dlouhodobý pokus, na základě kterého si ověří, jak probíhá koroze železa v různých prostředích. Cíl: Žáci vyhledají informace o korozi. Porovnají průběh koroze u železa a u ostatních kovů. Uvědomí si, jak ovlivňují průběh koroze různá prostředí a proč je nutné kovy před korozí chránit.
Postup: Žáky nejprve stručně seznámíme s tím, co je koroze. Vedeme s nimi řízený rozhovor, během kterého vhodně volenými otázkami zjistíme, co všechno o korozi vědí z běžného života. Následně žáci s pomocí internetu vyhledají odpovědi na níže položené otázky. Potom založíme dlouhodobý pokus, díky kterému budou žáci pozorovat, jak probíhá koroze u železa v různém prostředí. Protokol žáci zpracují v elektronické podobě. Po týdnu a po půl roce doplní výsledky pozorování a protokol odešlou ke kontrole na zadanou emailovou adresu. Teorie: Koroze probíhá na povrchu některých kovů působením vzdušného kyslíku, vody a dalších látek. Na povrchu se vytváří vrstvička látek, které mění vlastnosti kovových materiálů. Některé kovy (např. hliník, měď, zinek) se na vzduchu pokrývají tenkou, ale souvislou vrstvou sloučenin, která kov chrání před další korozí (např. hliník) = pasivace kovů Železo se ve vlhkém prostředí na povrchu pokrývá pórovitou vrstvičkou hnědočervené rzi, která proniká hlouběji do kovu a ničí celý materiál. U ostatních kovů probíhá koroze jinak. Hliník pokrývá se bílou vrstvou oxidu hlinitého, která kov chrání. Povrch je pak drsnější a vhodný k nanášení nátěrů. Zinek na vlhkém vzduchu dochází k oxidaci, vytváří se oxid zinečnatý, který je vhodný k nanášení nátěrů. Měď produktem koroze je zelená měděnka, která kov chrání před další korozí. Stříbro černá působením přítomného sulfanu. Vzniklý sulfid stříbrný pak lze odstranit pouze v odborných dílnách. Koroze může postupně zničit železné konstrukce staveb, mohutné trupy lodí i karoserie aut. Koroze je proces, který nás každoročně stojí miliony a miliardy korun. Vyplatí se tedy povrch železných předmětů před korozí chránit. Víte jak? Kovové předměty před korozí chráníme: - olejováním a mazáním železných částí strojů a zařízení - nanášením různých nátěrových látek a smaltováním - vytvořením ochranných povlaků z odolnějších kovů pozinkování ( např. okapové roury) poniklování (např. jehly) pochromování (např. ozdobné součásti automobilu)
Úkol č. 1: Vyhledání informací na internetu 1. Vysvětli, co je koroze. 2. Jak probíhá koroze u železa? 3. Jak probíhá koroze u ostatních kovů? 4. Jak lze kovové předměty před korozí chránit? Na základě získaných informací se pokus zodpovědět na následující otázky: 1. Vysvětli, jak ovlivňuje korozi karoserie automobilů - porušení ochranné vrstvy chromu na ozdobných součástkách vozu - solení vozovek v zimě - zvýšení teploty na jaře 2. Vysvětli, proč se: - před nanášením ochranné vrstvy na povrch železa předmět musí dokonale zbavit rzi a vysušit - ocelové plechy a dráty chrání před korozí ochrannou vrstvou zinku, když je tento kov reaktivnější než železo - střechy některých budov pokrývají měděným plechem, i když je mnohem dražší než pozinkovaný ocelový plech - hroty bleskosvodů na významných budovách se pozlacují a nepostříbřují ani nepoměďují, i když Ag i Cu jsou výborné elektrické vodiče a jsou levnější 3. Slovo koroze je odvozeno od latinského slova corrodere, což znamená okusovat, ohlodávat. Vysvětli význam slova na příkladech. Úkol č. 2: Vliv prostředí na průběh koroze kovů Pomůcky: 5 zkumavek, stojan na zkumavky, 5 zátek, 5 ks železných hřebíků Chemikálie: destilovaná voda, 12 % roztok kyseliny sírové, 10 % roztok hydroxidu sodného, 10 % roztok chloridu sodného Postup: 1. Do stojanu na zkumavky postavíme 5 zkumavek. 2. Do zkumavek postupně nalijeme asi po 4 cm 3 destilované vody, 12 % roztoku kyseliny sírové, 10 % roztoku hydroxidu sodného, 10 % roztoku chloridu sodného. Poslední zkumavka zůstane prázdná. 3. Do všech zkumavek vložíme železný hřebík a zkumavky uzavřeme zátkami. 4. Průběh koroze v jednotlivých prostředích zaznamenáme po týdnu a po půl roce.
Pozorování: Již po 3 dnech jsou v některých zkumavkách patrné změny. Změny probíhají i nad hladinou. Závěr: Po 3 dnech: Koroze probíhá velmi pomalu. Po 3 dnech jsou změny patrné v kyselém prostředí a v roztoku soli. Koroze probíhá i nad hladinou, na hřebík působí vodní pára. Po půl roce: Koroze probíhá ve všech prostředích. Produkty koroze postupně odpadávají a shromažďují se na dně zkumavky Zkumavka č. 1. - I destilovaná voda je korozivním prostředím. Zkumavka č.2. Kyselé prostředí je velmi korozivní, koroze probíhá i nad hladinou. Zkumavka č.3. V prostředí zásaditém je změn málo, koroze téměř neprobíhá. Hřebík je potažen šedou vrstvičkou. Říkáme, že se železo pasivuje. Zkumavka č.4. Koroze probíhá velmi agresivně. Produkty koroze jsou patrné i nad hladinou, ale zejména pod ní. Po delší době může koroze hřebík zcela zničit. Zkumavka č.5. Koroze probíhá i ve vzduchu. Úkol č. 3: Vyfotografování zkorodovaných železných předmětů Pomůcky: fotoaparát Postup: 1. Ve svém okolí vyhledejte zkorodované předměty. 2. Zachyťte detail zkorodovaného předmětu fotoaparátem. 3. Vložte 3 nejlepší pořízené fotografie do protokolu. Závěr: Pořízené fotografie + popis Závěrečné zhodnocení:
Laboratorní práce č. Téma: Jméno a příjmení: Datum: KOROZE KOVŮ Hodnocení: Školní rok: Třída: Úkol č. 1: Vyhledání informací na internetu 1. Vysvětli, co je koroze. 2. Jak probíhá koroze u železa? 3. Jak probíhá koroze u ostatních kovů? 4. Jak lze kovové předměty před korozí chránit? Na základě získaných informací se pokus zodpovědět na následující otázky: 1. Vysvětli, jak ovlivňuje korozi karoserie automobilů - porušení ochranné vrstvy chromu na ozdobných součástkách vozu - solení vozovek v zimě - zvýšení teploty na jaře 2. Vysvětli, proč se: - před nanášením ochranné vrstvy na povrch železa předmět musí dokonale zbavit rzi a vysušit - ocelové plechy a dráty chrání před korozí ochrannou vrstvou zinku, když je tento kov reaktivnější než železo - střechy některých budov pokrývají měděným plechem, i když je mnohem dražší než pozinkovaný ocelový plech - hroty bleskosvodů na významných budovách se pozlacují a nepostříbřují ani nepoměďují, i když Ag i Cu jsou výborné elektrické vodiče a jsou levnější 3. Slovo koroze je odvozeno od latinského slova corrodere, což znamená okusovat, ohlodávat. Vysvětli význam slova na příkladech.
Úkol č. 2: Vliv prostředí na průběh koroze kovů Pomůcky: 5 zkumavek, stojan na zkumavky, 5 zátek, 5 ks železných hřebíků Chemikálie: destilovaná voda, 12 % roztok kyseliny sírové, 10 % roztok hydroxidu sodného, 10 % roztok chloridu sodného Postup: 1. Do stojanu na zkumavky postav 5 zkumavek. 2. Do zkumavek postupně nalij asi po 4 cm 3 destilované vody, 12 % roztoku kyseliny sírové, 10 % roztoku hydroxidu sodného, 10 % roztoku chloridu sodného. Poslední zkumavka zůstane prázdná. 3. Do všech zkumavek vlož železný hřebík a zkumavky uzavři zátkami. 4. Průběh koroze v jednotlivých prostředích zaznamenej po týdnu a po půl roce. Pozorování: Již po 3 dnech jsou v některých zkumavkách patrné změny. Změny probíhají i nad hladinou. Závěr: Po týdnu: Zkumavka č.1. Zkumavka č.2. Zkumavka č.3. Zkumavka č.4. Zkumavka č.5. Po půl roce: Zkumavka č.1. Zkumavka č.2. Zkumavka č.3. Zkumavka č.4. Zkumavka č.5.
Úkol č. 3: Vyfotografuj zkorodované železné předměty Pomůcky: fotoaparát Postup: 1. Ve svém okolí vyhledej zkorodované předměty. 2. Zachyť detail zkorodovaného předmětu fotoaparátem. 3. Vlož 3 nejlepší pořízené fotografie do protokolu. Závěr: Pořízené fotografie + popis (co je zachyceno na fotografii)
Použitá literatura: PEČOVÁ, D. - KARPER, I. - PEČ, P. Chemie II pro 9. ročník základní školy a nižší ročníky víceletých gymnázií, Olomouc: Prodos, spol. s.r.o., 1999. 71 s. ISBN 80-7230-035-0 ŠKODA, J. DOULÍK, P. Chemie 9 učebnice pro základní školy a víceletá gymnázia, Plzeň: Fraus, 2007. 128 s. ISBN 978-80-7238-584-3