Koroze obecn Koroze chemická Koroze elektrochemická Koroze atmosférická



Podobné dokumenty
P + D PRVKY Laboratorní práce

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pořadí DUMu v sadě 08

Název materiálu: Vedení elektrického proudu v kapalinách

DUM VY_52_INOVACE_12CH35

4.4.3 Galvanické články

Číslo: Anotace: Prosinec Střední průmyslová škola a Vyšší odborná škola technická Brno, Sokolská 1

Elektrolyzér Kat. číslo

Datum: Projekt: Využití ICT techniky především v uměleckém vzdělávání Registrační číslo: CZ.1.07./1.5.00/34.

Elektrochemie. 2. Elektrodový potenciál

THE IMPACT OF PROCESSING STEEL GRADE ON CORROSIVE DEGRADATION VLIV TEPELNÉHO ZPRACOVÁNÍ OCELI NA KOROZNÍ DEGRADACI

GALAVANICKÝ ČLÁNEK. V běžné životě používáme název baterie. Odborné pojmenování pro baterii je galvanický článek.

KOROZE. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda. Vyučovací předmět: Chemie. Třída: tercie. Očekávané výstupy. Poznámky. Přesahy. Žák: Průřezová témata

2.10 Pomědění hřebíků. Projekt Trojlístek

Elektrický proud v elektrolytech


Sešit pro laboratorní práci z chemie

Vyučující po spuštění prezentace může provádět výklad a zároveň vytvářet zápis. Výklad je doprovázen cvičeními k osvojení probírané tématiky.

Jméno autora: Mgr. Ladislav Kažimír Datum vytvoření: Číslo DUMu: VY_32_INOVACE_13_Ch_OB Ročník: I. Vzdělávací oblast: Přírodovědné

Přechodné prvky, jejich vlastnosti a sloučeniny

ELEKTROLÝZA. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: osmý

Inovace profesní přípravy budoucích učitelů chemie

Oborový workshop pro ZŠ CHEMIE

ELEKTROCHEMIE A KOROZE Ing. Jiří Vondrák, DrSc. ÚACH AV ČR

PRVKY 17. (VII. A) SKUPINY

ELEKTRICKÝ PROUD V KAPALINÁCH, VYUŽITÍ ELEKTROLÝZY V PRAXI

Pufry, pufrační kapacita. Oxidoredukce, elektrodové děje.

P + D PRVKY Laboratorní práce Téma: Reakce mědi, stříbra a jejich sloučenin

Analýza nedestruktivní průzkum stavu předloženého železného předmětu

Koroze. Samovolně probíhající nevratný proces postupného narušování a znehodnocování materiálů chemickými a fyzikálněchemickými vlivy prostředí

Vzdělávací oblast: Člověk a příroda Vzdělávací obor (předmět): Chemie - ročník: PRIMA

= vědní disciplína zabývající se ději a rovnováhami v soustavách, ve kterých se vyskytují elektricky nabité částice

Pracovní list číslo 01

Modul 02 - Přírodovědné předměty

Detergenty (Mýdla) (laboratorní práce)

Střední odborná škola a Střední odborné učiliště, Hradec Králové, Vocelova 1338, příspěvková organizace

Název školy: Číslo a název sady: klíčové aktivity: VY_32_INOVACE_131_Elektrochemická řada napětí kovů_pwp

Úvod do koroze. (kapitola, která bude společná všem korozním laboratorním pracím a kterou studenti musí znát bez ohledu na to, jakou práci dělají)

Registrační číslo projektu: CZ.1.07/1.4.00/ Název projektu: Investice do vzdělání - příslib do budoucnosti

REAKCE V ANORGANICKÉ CHEMII

Základy konzervace pro archeology (UA / A0018) Cvičení průzkum kovových předmětů identifikace kovů

Srovnávací analýza technologií používaných v galvanickém zinkování. Bc.Pavel Pávek

MINERALOGICKÉ A GEOCHEMICKÉ ZHODNOCENÍ KOROZIVNÍCH PRODUKTŮ POZINKOVANÝCH ŽELEZNÝCH TRUBEK

Kyselé deště, rozpouštění CO 2 ve vodě

Reakce kyselin a zásad

CHEMICKY ČISTÁ LÁTKA A SMĚS

Sešit pro laboratorní práci z chemie

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í

Koroze kovů. Koroze lat. corode = rozhlodávat

Ústřední komise Chemické olympiády. 53. ročník 2016/2017. KONTROLNÍ TEST ŠKOLNÍHO KOLA kategorie C. ZADÁNÍ: 60 BODŮ časová náročnost: 120 minut

Elektrochemický potenciál Standardní vodíková elektroda Oxidačně-redukční potenciály

Kovové povlaky. Kovové povlaky. Z hlediska funkce. V el. vodivém prostředí. velmi ušlechtilé méně ušlechtile (vzhledem k železu) tloušťka pórovitost

Zařazení materiálu: Šablona: Sada: Inovace a zkvalitnění výuky v oblasti přírodních věd (V/2) Název materiálu: Elektrolýza 2 Autor materiálu:

Projekt: Inovace oboru Mechatronik pro Zlínský kraj Registrační číslo: CZ.1.07/1.1.08/

9. ročník Galvanický článek

Zvyšování kvality výuky technických oborů

ŘADA KOVŮ, LP č. 1 REAKCE KOVŮ

Typy chemických reakcí

Pracovní list: Opakování učiva 8. ročníku

Klíč k vyhodnocení variace učebnice Chemie

Reálné gymnázium a základní škola města Prostějova Školní vzdělávací program pro ZV Ruku v ruce

CHO cvičení, FSv, ČVUT v Praze

HYDROXYDERIVÁTY - ALKOHOLY

4. CHEMICKÉ ROVNICE. A. Vyčíslování chemických rovnic

Dusík a jeho sloučeniny

Průvodka. CZ.1.07/1.5.00/ Zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT. Pořadí DUMu v sadě 07

Chemie. Charakteristika vyučovacího předmětu:

Koroze kovů (laboratorní práce)

Předmět: Ročník: Vytvořil: Datum: CHEMIE PRVNÍ Mgr. Tomáš MAŇÁK 29. květen Název zpracovaného celku: REDOXNÍ REAKCE REDOXNÍ REAKCE

Využití plazmochemické redukce pro konzervaci archeologických nálezů


Voltametrie (laboratorní úloha)

ANODA KATODA elektrolyt:

Technické sekundární články - AKUMULÁTOR

10 CHEMIE Charakteristika vyučovacího předmětu Vzdělávací obsah

Teoretický protokol ze cvičení Josef Bušta, skupina: 1, obor: fytotechnika

CHARAKTERISTIKA. VZDĚLÁVACÍ OBLAST VYUČOVACÍ PŘEDMĚT ZODPOVÍDÁ ČLOVĚK A PŘÍRODA CHEMIE Mgr. Zuzana Coufalová

Úpravy povrchu. Pozinkovaný materiál. Zinkový povlak - záruka elektrochemického ochranného působení 1 / 16

Elektrický proud v kapalinách

LP č. 3 - ESTERY. Autor: Mgr. Stanislava Bubíková. Datum (období) tvorby: Ročník: devátý

Ukázky z pracovních listů B

Úprava podzemních vod

Složení látek a chemická vazba Číslo variace: 1

Elektrolýza Ch_022_Chemické reakce_elektrolýza Autor: Ing. Mariana Mrázková

Co Tiskové je to POLYGRAFIE

Materiálové vlastnosti Al přírodní Nosný profil je vyroben z hliníku vytlačováním. Vložka EPDM pružně vyplňuje dilatační spáru.

Tento materiál byl vytvořen v rámci projektu Operačního programu Vzdělávání pro konkurenceschopnost.

Úloha VI.E... alchymistická

ABSOLVENTSKÁ PRÁCE ZÁKLADNÍ ŠKOLA, ŠKOLNÍ 24, BYSTRÉ ROČNÍK ABY TO NEZREZLO

Pasivace a korozní ochrana kovových materiálů

Chemie. Charakteristika předmětu

ANODA KATODA elektrolyt:

volumetrie (odměrná analýza)

Výskyt koroze a úsad při ohřevu vody ve výměnících tepla a jejich vliv na nerezovou ocel a provoz výměníku - 1.část.

Pufry, pufrační kapacita. Oxidoredukce, elektrodové děje.

Alkalické kovy. Gymnázium a Jazyková škola s právem státní jazykové zkoušky Zlín

Transkript:

Koroze Úvod Jako téma své seminární práce v T-kurzu jsem si zvolil korozi, zejména korozi železa a oceli. Větší část práce jsem zpracoval experimentálně, abych zjistil podmínky urychlující nebo naopak zpomalující rezivění. Tato otázka je velice důležitá i z praktického hlediska, protože znalost a možnost předpovědi chování železných a ocelových součástek je v průmyslu velmi cenná. Pokud totiž například není ocelová konstrukce dostatečně zabezpečena proti účinkům koroze a korozivního prostředí, může se oslabit a v důsledku způsobit nemalé škody na majetku, nebo dokonce na zdraví lidí. Proto je nutné tyto konstrukce a součástky chránit. Vždyť ztráty způsobené korozí jsou obrovské: jen v České republice se odhadují na zhruba 3,5% HDP, což je cca 50 mld. Korun.

Koroze obecně Koroze obecně Ačkoli většinu lidí při vyslovení slova KOROZE napadne okamžitě rezivění železa a železných konstrukcí, není to úplně přesné. Ve skutečnosti se koroze týká v podstatě všech kovů (až na výjimky typu Au, Pt). Přesto zůstává koroze železa nejdůležitější a proto se jí budu nadále věnovat. Koroze se obvykle rozlišuje na korozi neželezných kovů a železa (a ocelí, aj.). Koroze se také většinou dělí podle principu na korozi chemickou a elektrochemickou, jejichž princip je dosti rozdílný, proto je popíšu odděleně. Koroze chemická Koroze chemická, jak už sám název napovídá, není spojena s průběhem žádných elektrických proudů na rozdíl od koroze elektrochemické. Tato koroze nevyžaduje elektrolyt a proto probíhá zejména v suchých plynech (hlavně za vyšších teplot) a silných kyselinách. Příkladem může být například koroze železa v kyselině chlorovodíkové: Fe + 2HCl FeCl 2 + H 2 Tato koroze samozřejmě probíhá i v jiných prostředích třeba ve vodě nebo na vzduchu. Zde se ale obvykle kombinuje s korozí elektrochemickou. Také rychlost je v různých kombinacích odlišná zlato nebo platina téměř nekorodují na rozdíl od alkalických kovů, které jsou na vzduchu velmi rychle oxidovány. Zajímavá je také tzv. pasivace některých kovů (měď, hliník, chrom, železo v koncentrované H 2 SO 4 ), kdy se kov pokryje souvislou neprodyšnou vrstvičkou oxidu (nebo jiné stabilní sloučeniny) a tato vrstva působí jako izolace před korozivním prostředím. Koroze elektrochemická Koroze elektrochemická, jak už název napovídá, probíhá pouze při průchodu elektrického proudu. Je tedy zapotřebí elektrolytu a elektrod. Tato koroze probíhá dvěma na sobě závislými reakcemi katodovou a anodovou. Nemohou existovat nezávisle na sobě, přestože katoda od anody může být dosti vzdálena. Pokud na kov působí elektrolyt, kationty kovu přechází do roztoku a kov se nabíjí záporně. Aby mohla koroze dále pokračovat, musí se kov vybíjet buď s kationty roztoku nebo, s přístupem kyslíku, reakcí s kyslíkem. Tyto dvě reakce přechod iontů do roztoku a vybíjení náboje neprobíhá na jednom místě. Vždy existují tzv. anodová a katodová místa. Ta se tvoří na místech odlišných buď chemicky nebo fyzikálně (hrany,...). Oba tyto typy odlišností se uplatňují při korozi železa, to totiž nikdy není chemicky čisté, ale vždy obsahuje příměsi především uhlík nebo jiné kovy jako legury. Koroze atmosférická Někdy se ještě rozlišuje koroze elektrochemická probíhající v malé vrstvičce nebo kapce vody na povrchu kovu. V takových podmínkách se vodní vrstva chová jinak než obyčejná kapalná voda v silné vrstvě, protože se výrazněji uplatňují síly povrchového napětí. Korozi tedy podstatně urychluje vysoká vlhkost vzduchu a jeho znečištění.

Koroze železa Chemickými reakcemi popíšu korozi železa v kontaktu s vodou elektrolytem. Vzniká elektrochemický článek, poločlánkové reakce jsou uvedeny dále. Nejprve přejdou do roztoku ionty železa Fe 2+ : Fe Fe 2+ + 2e - Poté se vybijí přebytečné elektrony tzv. depolarizací kyslíkem: 2e - + H 2 O + ½ O 2 2 OH - Tyto ionty poté reagují s kationty železnatými v roztoku: Fe 2+ + 2 OH - Fe(OH) 2 Hydroxid železnatý dále reaguje s kyslíkem a přechází na stabilnější hydroxid železitý. Mimoto vzniká mnoho podivných sloučenin, jako hydroxid-oxid, hydratovaný oxid, oxid,, jejichž směs označujeme jako rez. 2 Fe(OH) 2 + H 2 O + ½ O 2 2 Fe(OH) 3 V silně kyselém prostředí může depolarizace probíhat i vodíkem: 2e - + 2 H + H 2 Pokud je kterýkoli z těchto dějů přerušen nebo zastaven, koroze přestává probíhat.

Experimentální část Rozhodl jsem se provést experiment, který měl ukázat, jak souvisí koroze železa s prostředím, v němž probíhá. V osmi zkumavkách jsem připravil 5 různých prostředí postupně od čisté vody, přes suchý vzduch, vodu bez přístupu vzduchu, kyselé prostředí až po slanou vodu a 3 různé povrchové úpravy železa tukový nátěr, styk s ušlechtilejším kovem (mědí) a styk s méně ušlechtilým kovem (hliníkem). Pak jsem do každé zkumavky vložil jeden očištěný a odmaštěný hřebík. Poté jsem všechny zkumavky postavil do stojanu a nechal hřebíky korodovat. Během celého pokusu jsem pořídil celkem tři série fotografií. První hned při zahájení, kdy byly hřebíky čisté. Druhou sérii jsem vyfotografoval zhruba v polovině experimentu. Poslední třetí série byla pořízena na konci pokusu cca po 1 měsíci. Provedení experimentu 1.zkumavka byla kontrolní naplněná destilovanou vodou a s otevřeným hrdlem. 2. zkumavka byla bez roztoku a zazátkovaná hřebík korodoval pouze vlivem nepříliš vlhkého vzduchu.

3. zkumavka byla naplněna vodou a neprodyšně uzavřena zátkou a vrstvou oleje na hladině koroze probíhala v podstatě bez přístupu kyslíku. 4. zkumavka obsahovala slabý roztok H 2 SO 4 takové podmínky panují v oblastech, kde jsou v ovzduší oxidy síry zplodiny po spalování nekvalitního uhlí, případně v oblastech, kde padají kyselé deště.

5. zkumavka s roztokem NaCl měla dokumentovat vliv slané mořské vody na rychlost koroze. V 6. zkumavce byla sice čistá voda, ale hřebík byl chráněn vrstvou bílé vazelíny, tedy tuku. Do 7. zkumavky byl ponořen hřebík omotaný měděným drátem pro zdokumentování koroze v přítomnosti ušlechtilejšího kovu v praxi se toto stává například při špatném zvolení materiálů a jejich styku.

V 8. zkumavce korodoval hřebík omotaný hliníkovou fólií styk s méně ušlechtilým kovem. Vyhodnocení experimentu První zkumavka byla kontrolní s tou budu porovnávat všechny ostatní. V této zkumavce hřebík zkorodoval, přičemž většina rzi se uvolnila do roztoku a usadila se na dně, část rzi se ovšem volně vznáší v roztoku. V 2. zkumavce nebyl žádný roztok, pouze vzduch, není tedy překvapivé, že hřebík skoro vůbec nezkorodoval. Třetí zkumavka sice byla pod zátkou a vrstvou oleje, přesto hřebík zkorodoval srovnatelně jako v první. Částečky rzi opadané do vody jsou ale poněkud světlejší. Sice se dalo počítat s korozí vlivem

kyslíku rozpuštěného ve vodě, ale ten se měl brzy vyčerpat. Ve čtvrté zkumavce naplněné mírně kyselým roztokem hřebík podle očekávání zrezivěl nejvíc ze všech zkoumaných prostředí. I zde ale mají částečky rzi světlejší barvu než u kontrolního vzorku. Největším překvapením celého experimentu byla pátá zkumavka, ve které, přes její salinitu, hřebík zkorodoval jen minimálně. Tento stav nedokážu vysvětlit. Hřebík v šesté zkumavce byl chráněn vrstvou tuku, která ho chránila před přístupem vody a tedy před korozí. Hřebík ze sedmé zkumavky omotaný mědí zkorodoval srovnatelně s kontrolním vzorkem, zatímco měď nejeví sebemenší známky poškození. Ani to ale není výsledek přesně podle mého očekávání, železo mělo zkorodovat mnohem více. V osmé zkumavce jsou sice vidět částečky rzi, ale i hliníková fólie korodovala. Přitom koroze železa by probíhat vůbec neměla, protože hliník je méně ušlechtilý a tedy reaktivnější kov. Závěr Korozi nejvíce urychluje kyselé prostředí, což není žádným překvapením, dále styk s mědí jako ušlechtilým kovem. Naopak nejpomalejší bylo rezivění ve vzduchu a pod vrstvou tuku, což byl také očekávaný výsledek, ale relativně málo korodovala ocel i v slaném prostředí. Největšími překvapeními jsou rychlá koroze bez přístupu vzduchu a relativně pomalé rezivění v roztoku NaCl. Literatura Chemie kolem nás, Zdeněk Opava, Albatros 1986 Přehled středoškolské chemie, SPN 1993 Praktická a laboratorní výuka chemie, Olga Mokrejšová, Triton 2005