Wydział Budownictwa, Architektury i Inżynierii Środowiska

Bartosz Skowroński

data wykonania ćwiczenia:

19. 01. 2004

BDZ-22

prowadzący:

godz. 8.00

KOROZJA METALI I

Wykonanie oksydacyjnego ogniwa stężeniowego:

Na oczyszczoną papierem ściernym i odtłuszczoną w metanolu płytkę ze stali zwykłej nanieśliśmy kilka kropel wskaźnika ferroksylowego. Jedna z kropel zabarwiła się na kolor niebieski co świadczy o obecności jonów Fe 2+ . Tam gdzie stężenie jonów jest większe powstaje mikro-katoda , a tam gdzie stężenie O2 jest najmniejsze powstaje mikro-anoda. Na mikro-katodzie powstaje trudno rozpuszczalny Fe(OH)2 , natomiast na mikro-anodzie powstaje mikro-wżer korozyjny. Na mikro anodzie powstaje reakcja utleniania żelaza:

Fe 2+ - ē = Fe 3+

Na mikro anodzie powstaje reakcja redukcji:

½ O2 + H2O + 2 ē 2OH -

W rekcji odbierane są wolne elektrony i wykorzystywane do redukcji:

Fe 2+ + 2OH - = Fe (OH)2

Fe(OH)2 + ½ O2 + (n-2) H2O Fe2O3 + n H2O

W ten sposób powstaje trudno rozpuszczalny osad.

Przebieg ćwiczenia:

  1. Przygotowuje 200 ml roztworu o składzie 3% NaCl i 0,3% H2O2 przez zmieszanie równych objętości 6% NaCl i 0,6% H2O2. Otrzymany roztwór rozlewam do dwóch zlewek. Następnie jedną płytkę ze stali zwykłej i jedną płytkę ze stali nierdzewnej oczyszczam papierem ściernym, odtłuszczam, opłukuję woda destylowaną, osuszam bibułką i umieszczam w przygotowanych roztworach na okres 45 min. Obserwuje zmiany zachodzące na powierzchni płytek i zapisuje zachodzące reakcje.

  1. Na oczyszczoną papierem ściernym i odtłuszczoną płytkę ze stali zwykłej nanoszę kilka kropel wskaźnika ferroksylowego i obserwuję zachodzące zmiany barwy w kroplach. Wskaźnik ferroksylowy jest mieszaniną dwóch wskaźników: do wykrywania jonów Fe 2+ - zabarwia się na niebiesko; do wykrywania jonów OH - - zabarwia się na malinowo.. Zapisuję odpowiednie reakcje przebiegające w tlenowym ogniwie stężeniowym.

Na mikro anodzie powstaje reakcja utleniania żelaza:

Fe 2+ - ē = Fe 3+

Na mikro katodzie powstaje reakcja redukcji:

½ O2 + H2O + 2 ē 2OH -

W rekcji odbierane są wolne elektrony i wykorzystywane do redukcji:

Fe 2+ + 2OH - = Fe(OH)2

Fe(OH)2 + ½ O2 + (n-2) H2O Fe2O3 + n H2O

W ten sposób powstaje trudno rozpuszczalny osad.

  1. Po mechanicznym oczyszczeniu i odtłuszczeniu płytek: Fe, Cu, Ni i Al. buduję z nich

kolejno i z elektrody kalomelowej ogniwo:

SEM zbudowanych ogniw mierzyliśmy, co 15 sek. licząc od momentu zanurzenia elektrod w roztworze 3% NaCl w czasie 4 minut.

czas

Al

Ni

Cu

Fe

15sek

0,506

0,003

-0,037

0,125

30sek

0,506

0,008

-0,036

0,169

45sek

0,506

0,018

-0,036

0,189

60sek

0,504

0,022

-0,036

0,199

75sek

0,504

0,025

-0,039

0,208

90sek

0,503

0,029

-0,036

0,216

105sek

0,503

0,033

-0,035

0,223

120sek

0,504

0,034

-0,035

0,228

135sek

0,500

0,035

-0,035

0,233

150sek

0,501

0,036

-0,034

0,237

165sek

0,501

0,029

-0,035

0,240

180sek

0,502

0,038

-0,036

0,244

195sek

0,498

0,038

-0,034

0,246

210sek

0,502

0,040

-0,034

0,249

225sek

0,502

0,041

-0,034

0,252

240sek

0,499

0,042

-0,034

0,254

E - potencjał normalny metali

E1 - potencjał elektrody dodatniej

E2 - potencjał elektrody ujemnej

EL - potencjał elektrody kalomelowej

Al.

Początek doświadczenia: E=0,506V 0,506=E1-0,242 E1=0,748V

Koniec doświadczenia: E=0,499V 0,499=E1-0,242 E1=0,741V

Ni

Początek doświadczenia: E=0,003V 0,003=E1-0,242 E1=0,245V

Koniec doświadczenia: E=0,042V 0,042=E1-0,242 E1=0,284V

Cu

Początek doświadczenia: E=-0,037V -0,037=E1-0,242 E1=0,205V

Koniec doświadczenia: E=-0,034V -0,034=E1-0,242 E1=0,208V

Fe

Początek doświadczenia: E=0,125V 0,125=E1-0,242 E1=0,347V

Koniec doświadczenia: E=0,254V 0,254=E1-0,242 E1=0,496V

2