44.  Коррозия металлов. Защита металлов от коррозии.

Коррозия – самопроизвольный окислительно-восстановительный процесс разрушения металла при взаимодействии с окружающей средой. Среда, в которой происходит разрушение металла, называется коррозионной, а образующиеся в результате коррозии химические соединения – продуктами коррозии. К основным методам защиты от коррозии относятся:

1) Защитные покрытия металлов. Покрытия подразделяются на металлические, неметаллические и образованные в результате химической или электрохимической обработки поверхности металла. Основная цель защитных покрытий – изолировать металл от воздействия агрессивной среды. Для металлических покрытий обычно применяют металлы, которые образуют на своей поверхности защитные пленки (Al, Cr, Zn, Cd, Ni и др.). Металлические покрытия подразделяют на катодные (металл покрытия менее активный) и анодные (металл покрытия более активный). К неметаллическим покрытиям относятся покрытия красками, лаками, эмалями, минеральными маслами, битумом; металлокерамические и резиновые покрытия. К химическим покрытиям относятся искусственно создаваемые защитные пленки различного состава (оксидные, фосфатные, хроматные, сульфидные и пр.), вызывающие пассивирование поверхности металлов.

2) Применение коррозионно-стойких материалов.

3) Обработка коррозионной среды реагентами. В роли реагентов, замедляющих коррозию, выступают ингибиторы. В зависимости от природы металла и окружающей среды применяются различные ингибиторы.

4) Электрохимические методы защиты металлических изделий подразделяются на протекторную, катодную, электродренажную и анодную защиты. Протекторная защита заключается в присоединении к защищаемому сооружению более активного металла, который выполняет роль протектора и разрушается, а металлическая конструкция (катод) сохраняется. Протектор периодически возобновляется в связи с его растворением. При катодной защите защищаемая конструкция присоединяется к отрицательному полюсу источника электрического тока. При электродренажной защите блуждающие токи с защищаемого трубопровода отводятся с помощью электродренажной установки к рельсовой сети (источнику блуждающих токов). Смысл анодной защиты заключается в создании на поверхности защищаемой конструкции пассивирующей пленки с помощью анодной поляризации от внешнего источника постоянного тока, то есть переводом металла в устойчивое пассивное состояние.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

45.  Общая характеристика физических и химических свойств металлов IIА подгруппы. Магний, кальций. Жесткость воды. Умягчение воды.

В главную подгруппу II группы входят металлы бериллий Ве, магний Mg и щелочноземельные металлы кальций Са, стронций Sr, барий Ва. Электронное строение этих металлов:

12Mg 2s22p63s2 - радиус атомов увеличивается

20Ca …3s23p64s2 - прочность связи электрона внешнего

38Sr …4s24p65s2 слоя с ядром уменьшается

56Ba …5s25p66s2 - способность атомов к отдаче электрона

(т. е. восстановительные св-ва) усиливаются

Физические свойства. В свободном состоянии магний и щелочноземельные металлы представляют собой серебристо-белые вещества, более твердые, чем щелочные металлы.

Химические свойства. По химическим свойствам щелочноземельные металлы очень похожи на щелочные металлы, а магний имеет существенные отличия.

tº
 
Во всех реакциях магний и щелочноземельные металлы играют роль восстановителей и окисляются с образованием различных ионных соединений, содержащих ионы этих металлов с зарядом +2. Щелочноземельные металлы уже при обычных условиях окисляются кислородом воздуха, а магний сгорает на воздухе при нагревании до 600ºС, в результате образуются оксиды:

2Са + O2 → 2СаO; 2Mg + O2 → 2MgO

tº
 

tº
 
Все рассматриваемые металлы при определенных условиях взаимодействуют с галогенами, серой, азотом, водородом:

Mg + Cl2 → MgCl2; Ca + H2 → CaH2; 3 Mg + N2 → Mg 3N2

Щелочноземельные металлы активно взаимодействуют с холодной водой, а магний реагирует только с кипящей водой:

Са + 2Н2O → Са(OH)2 + Н2 ↑

Гидрокарбонат кальция Са(НСO3)2 и гидрокарбонат магния - Mg(НСO3)2 обуславливают временную (карбонатную) жесткость воды. Образование гидрокарбоната кальция в природных условиях имеет место, когда породы, содержащие СаСО3, подвергаются воздействию воды и растворенного в ней углекислого газа СO2:

tº
 

СаСО3+Н2O+СO2 → Са(НСО3)2

Удалить временную жесткость воды можно несколькими способами:

1) Кипячение: Са(НСO3)2 →CaCO3 + CO2↑ + H2O;

2) Известковый способ: Ca(OH)2+Mg(HCO3)2 → MgCO3+CaCO3;

3) Содовый способ: Ca(HCO3)2+Na2CO3 → CaCO3+2NaHCO3;

4) Щелочной способ: Ca(HCO3)2+2NaOH → CaCO3+Na2CO3+2H2O.

46.  Основные конструкционные металлы - хром, марганец, железо, алюминий. Общая характеристика физических и химических свойств.

Алюминий

Физические свойства. Серебристо-белый металл, плотность (при 20°С) 2698,9 кг/м3; tпл 660,24°С; tкип около 2500°С;

Химические свойства. Алюминий является активным металлом, сильным восстановителем. Но наличие защитной оксидной пленки на его поверхности затрудняет его взаимодействие со многими окислителями при обычных условиях. В отличие от щелочных и щелочноземельных металлов, алюминий при обычных условиях не реагирует с водой, так как защищен пленкой нерастворимого в воде оксида. Однако эта пленка легко растворяется в растворах кислот и щелочей, поэтому не защищает алюминий от взаимодействия с ними:

2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2↑

Al + 4HNO3 → Al(NO3)3 + NO↑ + 2H2O

2Al + 2NaOH + 6H2O → 2Na[Al(OH)4] + 3H2↑

Исключением является концентрированные серная и азотная кислоты, в которых алюминий пассивируется.

Важным свойством алюминия является его способность восстанавливать некоторые металлы из их оксидов при высокой температуре. Этот способ получения металлов называется алюмотермией: 4Al + 3MnO2 → 3Mn + 2Al2O3

Хром.

Физические свойства. Хром - твердый, тяжелый, тугоплавкий металл. Плотность 7190 кг/м3; tпл 1890 °С; tкип 2480 °С.

Химические свойства. Хром химически малоактивен. При обычных условиях устойчив к кислороду и влаге, но соединяется с фтором, образуя CrF3. Выше 600°С взаимодействует с парами воды, давая Сr2О3; с азотом - Cr2N, CrN; с углеродом - Сr3С2; с серой - Cr2S3. Со многими металлами хром дает сплавы. Хром загорается в кислороде при 2000°С с образованием темно-зеленого оксида хрома (III) Сr2О3. Помимо оксида (III), известны других соединения с кислородом, например CrO, СrО3, получаемые косвенным путем. Хром легко реагирует с разбавленными растворами соляной и серной кислот с образованием хлорида и сульфата хрома и выделением водорода; царская водка и азотная кислота пассивируют хром. С увеличением степени окисления возрастают кислотные и окислительные свойства хрома.

Железо.

Физические свойства. Плотность(20°C) 7874 кг/м3, tпл 1539°С, tкип 3200°С.

Химические свойства. С кислородом железо образует оксид (II) FeO, оксид (III) Fe2O3 и оксид (II, III) Fe3O4 (соединение FeO c Fe2O3, имеющее структуру шпинели). Во влажном воздухе при обычной температуре железо покрывается рыхлой ржавчиной (Fe2O3·nH2O). Вследствие своей пористости ржавчина не препятствует доступу кислорода и влаги к металлу и поэтому не предохраняет его от дальнейшего окисления. При нагревании в водяном паре железо окисляется с образованием Fe3O4 (ниже 570 °С) или FeO (выше 570 °С) и выделением водорода.

Железо легко реагирует с галогенами и галогеноводородами, давая соли, например хлориды FeCl2 и FeCl3. При нагревании железа с серой образуются сульфиды FeS и FeS2. Карбиды железа - Fe3C (цементит) и Fe2C (е-карбид) - выпадают из твердых растворов углерода в железе при охлаждении. Fe3C выделяется также из растворов углерода в жидком железе при высоких концентрациях С. При нагревании железо энергично реагирует с кремнием и фосфором, образуя силициды (например, Fe3Si и фосфиды (например, Fe3P).

47.  Полимеры и олигомеры.

Высокомолекулярными соединениями (ВМС), или полимерами, называют сложные вещества с большими молекулярными массами (порядка сотен, тысяч и миллионов), молекулы которых построены из множества повторяющихся эле­ментарных звеньев, образующихся в результате взаимодействия и соединения друг с другом одинаковых или разных простых молекул – мономеров.

В химии олигомер - молекула в виде цепочки из небольшогочисла одинаковых составных звеньев. Этим олигомеры отличаются от полимеров, в которых число звеньев теоретически не ограничено. Верхний предел молекулярной массы олигомера зависит от его химических свойств. Свойства олигомеров сильно зависят от изменения количества повторяющихся звеньев в молекуле и природы концевых групп; с момента, когда химические свойства перестают изменяться с увеличением длины цепочки, вещество называется полимером.

48.  Химическая идентификация. Аналитический сигнал, химический анализ.

Химическая идентификация – это установление вида и состояния фаз, молекул, атомов, ионов и других составных частей вещества на основе сопоставления экспериментальных и соответствующих справочных данных для известных веществ. Идентификация – цель качественного анализа вещества, при котором определяют из каких атомов, ионов, молекул состоит вещество. Количественный анализ – определение содержания (концентрации, массы и т. п.) компонентов в анализируемом веществе.

Все методы анализа можно разделить на химические, физико-химические, физические и биологические, в которых измеряют соответственно химические, физико-химические, физические и биологические параметры анализируемого вещества, которые зависят от его состава. При химических методах открываемый элемент переводят в какое-либо новое соединение, обладающее характерным свойством (аналитический сигнал). Происходящее при этом химическое превращение называется аналитической реакцией.

49.  Классификация методов качественного анализа

Качественный анализ — совокупность химических, физико-химических и физических методов, применяемых для обнаружения элементов, радикалов и соединений, входящих в состав анализируемого вещества или смеси веществ.

К химическим реакциям в качественном анализе предъявляют следующие требования.

Реакция должна протекать практически мгновенно.

Реакция должна быть необратимой.

Реакция должна сопровождаться внешним эффектом (АС):

а) изменением окраски раствора;

б) образованием или растворением осадка;

в) выделением газообразных веществ;

г) окрашиванием пламени и др.

50.  Классификация методов количественного анализа

Количественный анализ — совокупность методов аналитической химии, для определение количества (содержания) элементов (ионов), радикалов, функциональных групп, соединений или фаз в анализируемом объекте.

Классическими методами количественного анализа являются гравиметрический (весовой) анализ и титриметрический (объемный) анализ.

51.  Классификация методов титриметрического анализа

Титриметрический анализ (титрование) — методы количественного анализа в аналитической и фармацевтической химии, основанные на измерении объема растворареактива известной концентрации, расходуемого для реакции с определяемым веществом. Титриметрический — от слова титр.

Сущность титриметрического метода заключается в измерении объема рабочего раствора с точно известной концентрацией того или иного реагента, израсходованного на реакцию с анализируемым компонентом. Методы объемного химического анализа подразделяются по типу реакции, лежащей в основе анализа: метод кислотно-основного титрования (нейтрализации), методы осаждения и комплексообразования, метод окисления – восстановления.

52.  Теоретические основы кислотно-основного, окислительно-восстановительного титрования. Индикаторы. Принцип их действия.

Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7