Splošne informacije o koroziji kovin. Korozija kovin

Kovina je primer moči. Ne brez razloga, ko želijo to lastnost poudariti, pravijo: "močan kot jeklo." Koncept "kovina", "kovina", "jeklo" je povezan z idejo nečesa nespremenljivega, trdnega, trajnega.

Če pa pogledate v Zgodovinski muzej, kjer se bomo seznanili z ostanki orožja naših prednikov, najdenega med izkopavanji starodavnih grobov, bomo videli, da so nekdaj svetleči in trpežni meči, sekire, jeklena verižica in drugi kovinski izdelki izgubili sijaj in moč. Niso samo prekriti z debelo plastjo rje, ampak skoraj popolnoma uničeni. Temu uničenju so izpostavljeni kovinski predmeti, ki niso le v tleh, temveč tudi v vlažnem prostoru.

Posledično se izkaže, da kovine še zdaleč niso tako močne, kot pravijo popularne govorice. Pod vplivom zunanjega okolja, vodnih raztopin kislin, soli in električnega toka se oksidirajo, zaradi česar se uničijo.

Tovrstno uničenje kovin se imenuje korozija. V prevodu iz latinščine "corrodere" pomeni korodirati.

Zakaj se uničujejo?

Kot veste, se vse kovine, razen zlata, platine, srebra, pojavljajo v naravi v obliki spojin s kisikom, žveplom, pa tudi v obliki soli žveplove, klorovodikove in drugih kislin, torej v oksidiranem stanju. . Za njihovo pridobitev v čisti obliki je potrebno porabiti kemično ali električno energijo. Tako na primer za pridobivanje železa iz njegovih rud zgradijo ogromne plavže, v katerih ga talijo. Iz naravnega, naravnega (oksidiranega) stanja se preidejo v kovinsko stanje. To stanje je nestabilno. Kovina se tako rekoč želi vrniti v spojino, v kateri je prvotno obstajala v naravi.

Korozija kovin je proces prehoda kovine v tisto naravno, naravno stanje, v katerem jo srečamo v zemeljski skorji.

Zakaj kljub temu pod določenimi pogoji kovine ne preidejo tako hitro v svoje naravno stanje, v okside ali soli kislin? Eden od izjemnih spomenikov starega Delhija v Indiji je Qutub Minar, zgrajen leta 1200. Znani železni steber iz Delhija stoji na dvorišču minareta že več kot tisoč let. Ta stolpec je znan po tem, da ni bil podvržen uničujočemu učinku korozije. Obstaja veliko legend o Delhi stebru, ki se nanaša na njegovo izjemno odpornost proti koroziji.

Kaj pojasnjuje izjemno korozijsko odpornost kovine, iz katere je ta steber izdelan? Obstajajo različne različice njegove odpornosti proti koroziji, vendar je najverjetneje visoko korozijsko odpornost stebra mogoče razložiti s pogoji, v katerih se nahaja. Dejstvo je, da je podnebje Delhija, zlasti tam, kjer se nahaja stolpec, zelo suho: relativna vlažnost med letom ne presega 50-60%, običajna pa je znotraj 30-40%.

Angleški znanstvenik Vernon je ugotovil, da pri relativni vlažnosti do 30% korozije kovin praktično ni opaziti, medtem ko se s povečanjem vlažnosti na 60-70% opazi počasno povečanje korozije. Pri vlažnosti nad 70% se korozija močno poveča in rahlo zmanjša pri vlažnosti nad 90%.

Torej je izhod:

Korozijska odpornost kovin je v veliki meri odvisna od pogojev, v katerih se nahajajo.

A) Rezultati poskusa.

Da bi odgovoril na številna vprašanja v zvezi s stopnjo korozije kovine glede na okolje, sem postavil eksperiment in sedem dni opazoval potek procesa oksidacije kovin. Vzeli so 7 kozarcev vode, le v prvem kozarcu je voda zavrela. V preostalih 6 primerih je voda surova, torej vsebuje določeno količino kisika, raztopljenega v vodi.

№1 Opis pogojev poskusa

Železni žebelj je popolnoma potopljen v kuhano vodo.

Železen žebelj je potopljen v neprekuhano vodo, iz vode je viden

Železen žebelj je popolnoma potopljen v neprekuhano vodo.

Železen žebelj potopimo v neprekuhano vodo, iz vode je viden, vodi dodamo kuhinjsko sol (NaCl).

Železen žebelj potopimo v neprekuhano vodo, iz vode je viden, vodi dodamo sodo bikarbono (NaHCO3).

Železen žebelj je potopljen v vodo, viden je iz vode, v vodo, na žebelj je privita aluminijasta žica

Železen žebelj je potopljen v vodo, viden je iz vode, na žebelj je privita bakrena žica

Rezultati opazovanja:

1. kozarec: Prevrela voda popolnoma prekrije železni žebelj. Treba je opozoriti, da je bil v tem steklu žebelj prekrit s pridihom rje, vendar je debelina plasti v primerjavi z drugimi stekli minimalna. To pomeni, da je v vreli vodi stopnja korozije najmanjša zaradi odsotnosti kisika, raztopljenega v vodi.

V 2. in 3. kozarcu - surova voda. V drugem kozarcu je žebelj viden iz vode, v tretjem pa je popolnoma potopljen v vodo. V drugem kozarcu, kjer je žebelj viden iz vode, je korozija železa dosegla večji obseg kot pri steklu, kjer je žebelj popolnoma prekrit z vodo. To pomeni, da je na vmesniku zrak-voda kovina bolj izpostavljena koroziji, saj voda in kovina prideta v stik z atmosferskim kisikom in je proces oksidacije železa bolj izrazit.

Tako je voda, ki vsebuje raztopljen kisik (poskusi št. 2 in 3), veliko bolj korozivna kot voda, ki ga ne vsebuje (poskus št. 1).

V 4. kozarcu smo vodi dodali natrijev klorid NaCl. Žebelj v tem steklu je prekrit z debelo plastjo rje, korozija je pomembna. Razlog se skriva v okolju – vodi je dodan elektrolit – kuhinjska sol, ki prispeva k koroziji kovine. Morska voda vsebuje tudi veliko kuhinjske soli in drugih soli, ki so tudi odlični elektroliti, kar prispeva k hitrejši koroziji ladijskih trupov.

V 5. kozarec smo vodi dodali manjšo količino sode bikarbone, ki jo ima vsak doma – NaHCO3 (natrijev bikarbonat). Raztopina sode bikarbone ima rahlo alkalno okolje. Toda korozija poteka hitreje v kislem in nevtralnem okolju, v katerem so kisikovi in ​​vodikovi ioni (H+), raztopljeni v vodi. V alkalnem okolju koncentracija hidroksidnih ionov (OH-) prevladuje nad koncentracijo vodikovih ionov, to pomeni, da se vodikovi ioni dejansko izločijo, kar ne omogoča, da se kovina zruši. Alkalno okolje preprečuje nastanek reakcij oksidacije kovin. In glede na rezultate poskusa je bilo jasno, da je po sedmih dneh žebelj v tem kozarcu ostal nespremenjen.

Kaj se je zgodilo v 6. in 7. kozarcu? Več o tem malo kasneje.

Človek ne bi smel vedeti le, zakaj je kovina uničena, ampak tudi, kako jo rešiti pred uničenjem, saj si je zdaj težko predstavljati naše življenje brez kovine, ki igra najpomembnejšo vlogo v življenju človeške družbe. Iz njega je narejenih na tisoče različnih predmetov: strojna orodja, avtomobili, traktorji, kompleksne naprave, letala, reaktivni motorji. Naša mesta in vasi so povezana s kovinskimi žicami.

Reke nafte tečejo z enega območja na drugo po kovinskih ceveh, položenih pod zemljo. Cevi dovajajo vodo iz osrednjega mestnega vodovoda do tovarn, obratov in naših stanovanj. Toda kovina igra veliko vlogo ne le v industriji, obdaja nas v vsakdanjem življenju. Povsod kovina, brez nje si je nemogoče predstavljati sodobnega življenja.

Ena najpomembnejših nalog trenutno ni samo povečati proizvodnjo kovine, temveč jo tudi zaščititi pred uničenjem. Če si želite predstavljati, kako pomemben je boj proti koroziji kovin, razmislite, kakšno škodo prinaša. Izračuni, narejeni v zgodnjih dvajsetih letih dvajsetega stoletja, so pokazali, da je bilo v obdobju od 1860 do 1920, to je v 60 letih, po vsem svetu topljenih 1860 milijonov ton litega železa, 660 milijonov pa je umrlo zaradi korozijske poškodbe.ton, kar je približno 33 % celotne staljene kovine.

Zdaj se verjame, da se približno 10 % vsega letno proizvedenega jekla uporablja za pokrivanje nepovratnih izgub kovin zaradi korozije. Naša država letno izgubi 5-6 milijonov ton kovine. Z drugimi besedami, letna proizvodnja velikega metalurškega obrata se dobesedno spremeni v prah.

Da bi razumeli, kako najbolje zaščititi kovino pred korozijo, se seznanimo z nekaterimi lastnostmi kovin.

B) Splošne lastnosti kovin.

Trenutno je znanih 110 kemičnih elementov, od tega je skoraj 90 kovin. Slednji so v naravi zelo pogosti in jih v obliki različnih spojin najdemo v zemeljskem črevesju, vodah rek, jezer, morij, oceanov, sestavi teles živali, rastlin in celo v ozračju. Lahko rečemo, da kovinske spojine najdemo povsod: v kamninah, v vodi.

Kovine se po svojih lastnostih močno razlikujejo od nekovin.

Periodični zakon, ki ga je vzpostavil veliki ruski znanstvenik D. I. Mendelejev, je osnova za klasifikacijo kemičnih elementov. Kemične in fizikalne lastnosti vsakega elementa je mogoče označiti z poznavanjem mesta, ki ga ta element zavzema v periodnem sistemu; mogoče je vnaprej povedati, kakšne kemične in posledično korozivne lastnosti ima ta ali oni element.

Ruski znanstvenik Nikolaj Nikolajevič Beketov je vse kovine razporedil glede na njihovo aktivnost v elektrokemični niz aktivnosti kovin:

V tej vrstici je vsaka kovina na levi bolj aktivna od tiste na desni. Bolj aktivne kovine lažje vstopijo v kemične reakcije in se zato lažje oksidirajo. Tako vidimo, da je aluminij bolj aktivna kovina kot železo, baker pa manj aktivna kovina v primerjavi z istim železom. Zato, ko prideta v stik dve kovini različnih aktivnosti, takoj tvorita galvanski par oziroma galvansko celico. V tem primeru se kovina, ki je bolj aktivna, začne močno razpadati (aktivneje oddaja svoje elektrone), zato bolj aktivno korodira, manj aktivna kovina pa ostane nespremenjena. Ta trenutek pojava galvanskega para sem raziskal v zadnjih dveh primerih mojih izkušenj. V steklo pri številki 6 je bil vstavljen žebelj, ki je bil v stiku z aluminijasto žico. Če primerjamo lokacijo dveh kovin v seriji aktivnosti, vidimo, da je aluminij bolj aktiven od železa, zato je treba to kovino uničiti v vodi. Moja opažanja so to hipotezo v celoti potrdila: v 7 dneh je bila aluminijasta žica prekrita z ohlapno belo prevleko iz aluminijevega hidroksida (Al (OH) 3), železov žebelj pa se sploh ni spremenil. V kozarec št. 7 sem postavil galvanski par, sestavljen iz železnega žeblja in bakrene žice. Iz rezultata poskusa je razvidno, da je bilo železo kot bolj aktivna kovina prekrito z debelo plastjo rje, bakrena žica pa je ostala nespremenjena.

Zanimivo je eno zgodovinsko dejstvo. V začetku 20. stoletja je bila po naročilu ameriškega milijonarja zgrajena razkošna jahta Call of the Sea. Njegovo dno je bilo obloženo s kovino monel (je zlitina bakra in niklja), okvir krmila, kobilica in drugi deli pa so bili iz jekla. Ko so jahto spustili, se je pojavila velikanska galvanska celica, sestavljena iz katode - kovine monel, jeklene anode in raztopine elektrolita - morske vode. Posledice so bile strašne! Že pred vstopom v odprto morje je bila jahta povsem v okvari, Klic morja pa je ostal v zgodovini plovbe kot primer oblikovalske kratkovidnosti in arogantne nevednosti.

C) Vrste korozije.

Ta vrsta korozije, ki nastane kot posledica stika dveh različnih kovin, se imenuje elektrokemična korozija.

Poznane so tudi druge vrste korozije kovin. Na primer, električna korozija kovine pod vplivom potepuških tokov. Kaj so ti tokovi in ​​od kod prihajajo?

Ta vrsta korozije je značilna na tistih mestih, kjer so položene tirnice za električne vlake. Električni tok zaradi nezadostne izolacije vstopi v tla iz podzemnih vodov, električnih vlakov, varilnih strojev. Največji koroziji so izpostavljeni podzemni cevovodi, kabelska omrežja in druge podzemne kovinske konstrukcije. Če želite razumeti učinek razpadajočega toka, razmislite o najpreprostejšem vezju:

Nadzemna žica tok s postaje

Železnica El. tok do postaje

Trobenta 1 2 3

Tok teče iz elektrarne do delovne nadzemne žice, iz katere se napaja električni vlak, električni tok pa se po tirnicah premika nazaj do postaje. Toda zelo pogosto so tirnice v stiku s tlemi in del toka se odcepi in gre na tla. Če se kovinska cev nahaja v bližini tirnic, ki vodijo tok, bo del električnega toka tekel skozi cev. Tako je mogoče razdeliti cone toka skozi cev, ki se nahaja v tleh, na tri dele:

1. Območje vstopa potepuškega toka iz tal v cevovod. To območje ni nevarno za cevovod.

2. Območje odvajanja toka skozi cevovod. To območje tudi ne povzroča sprememb v cevovodu.

3. Odsek izstopa potepuškega toka iz kovinskega cevovoda v tla in naprej do tirnic. Tu pride do korozije cevi. Pojavlja se v obliki globokih razjed ali celo razpok. Korozijsko uničenje je odvisno od velikosti razpadajočega toka.

Za boj proti potepuškim tokovom so se zdaj razvili številni ukrepi. Prvič, to je temeljita izolacija tokovnih sistemov. Bitumenski premaz se uporablja za zaščito cevovodov, položenih v tla.

Druga zanimiva vrsta korozije kovin je biokorozija. To je nova vrsta korozije. Znano je, da korozija poteka s sodelovanjem mikroorganizmov. Sproščajo izdelke, ki lahko povzročijo korozijo. Biokorozija še ni dovolj raziskana. Zanimiva pa je posebna vrsta bakterij - tako imenovane železove, ki absorbirajo železo v obliki ionov, za katere izločajo produkte, ki uničujejo kovino in jo pretvorijo v železove spojine, torej v oksidirano. država.

Morska voda zavzema posebno mesto pri korozijskem uničenju kovin. Korozija, ki se pojavi v morski vodi, se imenuje morska korozija. Vsebnost različnih soli je v morski vodi zelo pomembna. Poleg tega vedno vsebuje pline v raztopljenem stanju: dušik, kisik, ogljikov dioksid, dušikove okside in druge.

V morski vodi korodirajo ne le podvodni deli ladij, temveč tudi občasno namakane površinske in krovne nadgradnje ter kovinske konstrukcije in konstrukcije, nameščene v morju. Morska korozija prinaša ogromne izgube nacionalnemu gospodarstvu.

D) Zaščita kovin pred korozijo.

Vprašanje, kako zaščititi kovine pred uničenjem, je tako starodavno kot njihova uporaba. Lahko rečemo, da se je poleg uporabe kovine pojavila potreba po njeni zaščiti. Vendar so se znanstvene metode za zaščito kovin pred korozijo pojavile veliko pozneje.

Razvoj zaščitnih metod je tesno povezan s preučevanjem vzrokov korozije kovin. Prve znanstvene temelje za preučevanje korozije kovin je postavil briljantni ruski znanstvenik M. V. Lomonosov.

Hkrati z razvojem metod za zaščito kovin pred korozijo se trenutno pridobivajo nove snovi, ki lahko v nekaterih izdelkih uspešno nadomestijo kovine. Posledično boj proti koroziji kovin ne poteka le po poti zaščite samih kovin, temveč jih tudi nadomesti z materiali, odpornimi proti koroziji.

Vse uporabljene metode zaščite kovin lahko razdelimo v dve skupini.

Metode zaščite:

Kovinski premaz: Elektrokemične zaščitne metode:

1. Kovinski premazi, galvanizacija. 1. Zaščita tekalne plasti.

2. Nekovinski premazi: premazi z barvami, emajli, laki, mazivi, oksidacija.

Prva skupina vključuje različne vrste premazov. Bistvo te metode je v tem, da se na kovinski površini ustvari en ali drug film, ki ščiti kovinsko površino pred stikom z zunanjim okoljem. Premazi pa so razdeljeni na kovinske in nekovinske.

Druga skupina vključuje elektrokemične zaščitne metode.

Torej, prva skupina zaščite. Vloga premaza kot zaščitnega sredstva pred korozijo je predvsem izolacija kovine od zunanjega okolja.

Krom, nikelj, srebro in zlato se uporabljajo kot kovinski premazi na ohišjih izdelkov. Kromirani, ponikljani, posrebreni in pozlačeni izdelki imajo lep videz in so hkrati odporni proti koroziji. Ta metoda se imenuje galvanizacija. Pogosto pravijo, da kovinski izdelki "delujejo" v tekočih medijih, kot so voda, raztopine kislin, alkalij in soli. Tukaj so že potrebne bolj zapletene zaščitne metode. Od kovinskih premazov za izdelke, ki "delujejo" v vodi ali v vlažni atmosferi, se pogosto uporabljajo cinkovi ali kositrni premazi: pocinkana vedra, pocinkane posode.

Od nekovinskih premazov se pogosto uporabljajo emajlirani premazi, kislinsko odporni laki, različne naftne smole in guma. Mnogi od teh nekovinskih premazov so zelo odporni, kot so gume ali fenol-formaldehidne smole, ki ščitijo kovino tudi v okoljih, kot so raztopine klorovodikove kisline katere koli koncentracije.

Pogosto je oksidni film druge kovine umetno odložen na površino kovine, ki je trajna snov. Nastajanje takšnih filmov se imenuje oksidacija. Oksidacija kot sredstvo za zaščito instrumentov, obdelovalnih strojev, pa tudi glavnih delov strelnega orožja je postala zelo razširjena. Oksidacija ne igra le zaščitne vloge, temveč daje izdelkom čudovito črno ali modro barvo. Zato se zelo pogosto oksidacija imenuje modrinjenje, saj je barva izdelka v tem primeru podobna barvi krokarjevega krila.

Tako vidimo, da je izbira premaza odvisna od pogojev, pod katerimi bo izdelan kovinski izdelek.

Od korozijskih poškodb kovine se najpogosteje srečamo z rjavenjem železa. Boj proti rjavenju železa in izdelkov iz železa je v nacionalnem gospodarstvu najpomembnejši.

Glede na proces rjavenja kovin sem ugotovil, da če je železo v stiku z drugimi kovinami, lahko slednje močno spremenijo stopnjo rjavenja. V nekaterih primerih - stik železa z bakrom (stik z manj aktivno kovino) - se stopnja rjavenja poveča, v drugih, ko je železo v stiku z aluminijem, cinkom (stik železa z bolj aktivno kovino), nasprotno. , se rjavenje upočasni ali popolnoma ustavi. Metoda zaščite kovine z ustvarjanjem galvanskega para se imenuje zaščita tekalne plasti.

Cink je ena izmed najbolj razširjenih kovin za zaščito tekalne plasti. Poleg cinka se za te namene uporabljajo zlitine magnezija in aluminija. Izbira zaščitnika je odvisna od narave strukture kovine, iz katere je izdelana sama konstrukcija, pa tudi od pogojev, v katerih se ta kovina nahaja.

Zaščita za zaščito se običajno uporablja za velike strukture: skladišča nafte, tankerje, tovarniške armature, podzemne električne kable, vodovodne cevi in ​​trupe morskih plovil.

3. Zaključek.

Pri svojem delu si nisem zadal za cilj raziskati vse obstoječe vrste korozije, teh je veliko več, kot sem navedel. Toda tudi tiste vrste korozije, ki so tukaj predstavljene, že govorijo o pomenu tega problema in načinih za njegovo rešitev. Pri študiju kemije v prihodnosti se še bolj podrobno seznanjam s pojavom uničenja kovin pod vplivom različnih dejavnikov. Toda že nekaj informacij, ki so zbrane tukaj, mislim, da bodo zanimive za tiste fante, ki berejo to delo, in jim bodo pomagali dodatno zaščititi svoj avto, streho hiše in gospodinjsko opremo pred korozijo. In to ni dovolj. Torej je rezultat dela.

Zanimiva dejstva o rji so povzeta v tem članku.

Zanimiva dejstva o koroziji kovin

Skoraj vse zlitine in kovine se počasi uničijo pod vplivom nekaterih okoljskih dejavnikov. Pri interakciji kovine z atmosferskimi padavinami in zračnimi snovmi se na njeni površini pojavi film, ki je sestavljen iz karbonatov, oksidov, sulfidov in podobnih spojin. Imajo nasprotne lastnosti kovine. V vsakdanjem življenju ta proces imenujemo »rja« in »rjavenje«, ko na kovinskih izdelkih opazimo rjavkasto rdečo barvo. Znanstveni izraz rjavenje je korozija železa.

Korozija je spontani proces uničenja kovin in njihovih zlitin pod vplivom okoljskih dejavnikov. Iz latinščine izraz "korozija" pomeni "corrodere", torej "korodirati". Koroziji niso izpostavljene le kovine, tudi kamni, les, polimeri in plastika.

Vsako leto korozija uniči 10 do 20 % vse taljene kovine.

V Švici so znanstveniki zasnovali napravo, ki obnavlja kovino iz rje. V njem je korodirana stvar ali izdelek "bombardiran" z molekulami vodika. Pri tem se vodik združi s kisikom, ki ga vsebuje rja. Po nekaj urah se izdelek »pomladi« in izdelek povrne svoj nekdanji videz, obstojen in čist. Vendar njegova oblika ostaja enaka. Seveda kovine, ki je močno poškodovana zaradi rje, ni mogoče oživiti.

Hitrost korozije, tako kot vsaka kemična reakcija, je zelo visoka močno odvisna od temperature. Zvišanje temperature za 100 stopinj lahko poveča stopnjo korozije za nekaj vrst velikosti.

Rja v tehnologiji deluje kot zaščitno sredstvo. Ljudje so na primer obvladali taljenje nizko legiranih jekel, ki vsebujejo majhno količino kroma, niklja in bakra. Takšno jeklo zelo hitro zarjavi, vendar je pod plastjo rje, ki je odpadla, viden črn gost film, ki ščiti kovino pred nadaljnjo korozijo. Edina točka je, da tvorba zaščitne plasti traja dolgo, do 4 leta.

Rja ima dobro sposobnost sorpcije organskih snovi. Ko je bilo zarjavelo železo izkopano z organsko snovjo, so ga segrevali v pečeh, nato pa ga ohlajali z vodo. V površinski plasti kovine sta se pojavila dušik in ogljik, ki je izdelek utrdil in mu dal posebno trdoto.

Rimski bog Robigus je zavetnik rje.

Da železni izdelki ne rjavijo, jih je treba premazati z minijem (posebno rdečo barvo) ali lakom. Lito železo je prevlečeno z emajlom, jeklo pa z drugo kovino, kot je cink.

Rja je eden najpogostejših vzrokov za okvare mostov. Ker ima rja veliko večjo prostornino kot prvotna masa železa, lahko njeno kopičenje povzroči neenakomerno prileganje strukturnih delov drug drugemu. To je povzročilo uničenje mostu čez reko Mianus leta 1983, ko so v notranjosti korodirali ležaji dvigala. 15. decembra 1967 se je Srebrni most, ki povezuje Point Pleasant v Zahodni Virginiji in Kanaugo v Ohiu, nenadoma podrl v reko Ohio. V času porušitve se je po mostu premikalo 37 avtomobilov, 31 pa jih je padlo skupaj z mostom. Umrlo je 46 ljudi, 9 je bilo ranjenih. Vzrok porušitve je bila korozija.

Kaj imajo skupnega zarjavel žebelj, zarjaveli most ali železna ograja, ki pušča? Zakaj železne konstrukcije in izdelki iz železa na splošno rjavijo? Kaj točno je rja? Na ta vprašanja bomo poskušali odgovoriti v našem članku. Razmislite o vzrokih za rjavenje kovin in načinih zaščite pred tem naravnim pojavom, ki je za nas škodljiv.

Vzroki za rjo

Vse se začne z rudarjenjem kovin. Ne samo železo, ampak tudi, na primer, magnezij - se sprva koplje v obliki rude. Rude aluminija, mangana, železa, magnezija ne vsebujejo čistih kovin, temveč njihove kemične spojine: karbonate, okside, sulfide, hidrokside.

To so kemične spojine kovin z ogljikom, kisikom, žveplom, vodo itd. Čiste kovine v naravi so enkrat, dvakrat in se štejejo - platina, zlato, srebro - plemenite kovine - najdemo jih v obliki kovin v prostem stanju, in niso močno nagnjeni k tvorbi kemičnih spojin.

Vendar pa večina kovin v naravnih razmerah še vedno ni prostih in da bi jih sprostili iz prvotnih spojin, je treba rude taliti in s tem reducirati čiste kovine.

Toda s taljenjem rude, ki vsebuje kovino, je to, čeprav dobimo kovino v čisti obliki, še vedno nestabilno stanje, daleč od naravnega. Zaradi tega se čista kovina v normalnih okoljskih pogojih nagiba k vrnitvi v prvotno stanje, torej k oksidaciji, kar je korozija kovine.

Tako je korozija naravni proces uničenja kovin, ki nastane v pogojih njihove interakcije z okoljem. Zlasti rjavenje je proces tvorbe železovega hidroksida Fe (OH) 3, ki se pojavi v prisotnosti vode.

Toda naravno dejstvo igra na roke ljudem, da oksidativna reakcija v ozračju, ki ga poznamo, ne poteka zelo hitro, poteka z zelo nizko hitrostjo, zato se mostovi in ​​letala ne zrušijo takoj, lonci pa se ne sesujejo pred našimi. oči v rdeč prah. Poleg tega je korozijo načeloma mogoče upočasniti z uporabo nekaterih tradicionalnih trikov.

Na primer, nerjaveče jeklo ne rjavi, čeprav je sestavljeno iz železa, ki je nagnjeno k oksidaciji, pa se kljub temu ne prevleče z rdečim hidroksidom. Bistvo tukaj je, da nerjaveče jeklo ni čisto železo, nerjavno jeklo je zlitina železa in druge kovine, predvsem kroma.

Poleg kroma lahko jeklo vsebuje nikelj, molibden, titan, niobij, žveplo, fosfor itd. Dodajanje dodatnih elementov zlitinam, ki so odgovorni za določene lastnosti nastalih zlitin, se imenuje legiranje.

Načini zaščite pred korozijo

Kot smo že omenili, je glavni legirni element, ki se doda običajnemu jeklu, da mu zagotovi protikorozijske lastnosti, krom. Krom oksidira hitreje kot železo, torej sprejme udarec. Na površini nerjavnega jekla se zato najprej pojavi zaščitni film kromovega oksida, ki je temne barve in ni tako ohlapen kot običajna železova rja.

Kromov oksid ne prepušča agresivnih ionov iz okolja, ki so škodljivi za železo, in kovina je zaščitena pred korozijo, kot močna zatesnjena zaščitna obleka. To pomeni, da ima oksidni film v tem primeru zaščitno funkcijo.

Količina kroma v nerjavnem jeklu praviloma ni nižja od 13%, nerjavno jeklo vsebuje nekoliko manj niklja, drugi legirni dodatki pa so prisotni v precej manjših količinah.

Zaradi zaščitnih folij, ki prve prevzamejo vpliv okolja, so številne kovine odporne proti koroziji v različnih okoljih. Na primer, žlica, krožnik ali ponev iz aluminija nikoli ne sveti zelo močno, če pogledate natančno, imajo belkast odtenek. To je samo aluminijev oksid, ki nastane, ko čisti aluminij pride v stik z zrakom, nato pa ščiti kovino pred korozijo.

Oksidni film se pojavi sam, in če aluminijasto posodo očistite z brusnim papirjem, bo po nekaj sekundah sijaja površina spet postala belkasta - aluminij na očiščeni površini bo pod vplivom atmosferskega kisika ponovno oksidiral.

Ker se folija iz aluminijevega oksida na njem oblikuje sam, brez posebnih tehnoloških trikov, se imenuje pasivni film. Takšne kovine, na katerih se naravno tvori oksidni film, imenujemo pasivirane. Zlasti aluminij je pasivna kovina.

Nekatere kovine se na silo prevedejo v pasivno stanje, na primer najvišji železov oksid - Fe2O3 je sposoben zaščititi železo in njegove zlitine v zraku pri visokih temperaturah in celo v vodi, s čimer se ne more pohvaliti niti rdeči hidroksid niti nižji oksidi istega železa. od

V pojavu pasivacije obstajajo odtenki. Na primer, v močni žveplovi kislini je takoj pasivirano jeklo odporno proti koroziji, v šibki raztopini žveplove kisline pa se bo korozija začela takoj.

Zakaj se to dogaja? Odgovor na navidezni paradoks je, da se v močni kislini na površini nerjavnega jekla v trenutku tvori pasivizirajoči film, saj ima kislina višje koncentracije izrazite oksidativne lastnosti.

Hkrati šibka kislina ne oksidira jekla dovolj hitro in zaščitni film se ne tvori, začne se samo korozija. V takih primerih, ko oksidacijski medij ni dovolj agresiven, se za doseganje učinka pasivacije uporabljajo posebni kemični dodatki (inhibitorji, inhibitorji korozije), ki pomagajo pri tvorbi pasivnega filma na kovinski površini.

Ker niso vse kovine nagnjene k tvorbi pasivnih filmov na svoji površini, tudi na silo, dodajanje moderatorjev v oksidacijsko okolje preprosto vodi do preventivnega zadrževanja kovine v redukcijskih pogojih, ko se oksidacija energijsko zavira, tj. prisotnost aditiva v agresivnem okolju se izkaže za energetsko neugodno.

Obstaja še en način, kako ohraniti kovino v redukcijskih pogojih, če ni mogoče uporabiti inhibitorja - nanesti bolj aktivni premaz: pocinkano vedro ne rjavi, saj cink prevleke korodira ob stiku z okoljem pred železo, torej prevzame udarec nase, ker je bolj aktivna kovina, je bolj verjetno, da bo cink vstopil v kemično reakcijo.

Dno ladje je pogosto zaščiteno na enak način: nanj je pritrjen kos tekalne plasti, nato pa se tekalna plast uniči, dno pa ostane nedotaknjeno.

Elektrokemična protikorozijska zaščita podzemnih naprav je tudi zelo pogost način za boj proti nastanku rje na njih. Pogoji rekuperacije nastanejo z uporabo negativnega katodnega potenciala na kovino in v tem načinu proces oksidacije kovine ne more več potekati preprosto energijsko.

Lahko bi se vprašali, zakaj površin, ki so ogrožene zaradi korozije, preprosto niso pobarvane z barvo, zakaj ne bi le emajlirali tistega dela, ki je vedno občutljiv na korozijo? Zakaj obstajajo različni načini?

Odgovor je preprost. Emajl se lahko poškoduje, na primer, avtomobilska barva se lahko odlomi na neopaznem mestu, karoserija pa bo začela postopoma, a nenehno rjaveti, saj bodo na to mesto pritekale žveplove spojine, soli, voda, kisik in posledično telo se bo zrušilo.

Da bi preprečili takšen razvoj dogodkov, se zatečejo k dodatni protikorozijski obdelavi karoserije. Avto ni emajlirana plošča, ki bi jo, če je emajl poškodovan, preprosto zavržemo in kupimo novo.

Trenutno stanje

Kljub navideznemu poznavanju in razdelanosti pojava korozije, kljub uporabljenim vsestranskim metodam zaščite, korozija še vedno predstavlja določeno nevarnost. Cevovodi so uničeni, kar vodi do izpustov nafte in plina, padanja letal, strmoglavljenja vlakov. Narava je bolj zapletena, kot se morda zdi na prvi pogled, človeštvo pa mora še raziskati številne vidike korozije.

Tako so tudi korozijsko odporne zlitine odporne le v določenih predvidljivih pogojih, za katere so bile prvotno namenjene. Na primer, nerjaveče jeklo ne prenašajo kloridov in jih prizadenejo - pojavljajo se luknjičavost, piting in medkristalna korozija.

Navzven, brez kančka rje, se lahko struktura nenadoma zruši, če v notranjosti nastanejo majhne, ​​a zelo globoke lezije. Mikrorazpoke, ki prodirajo v debelino kovine, so od zunaj nevidne.

Tudi zlitina, ki ni podvržena koroziji, lahko nenadoma poči pod dolgotrajnim mehanskim stresom - samo velika razpoka bo nenadoma uničila strukturo. To se je že zgodilo po vsem svetu s kovinskimi gradbenimi konstrukcijami, stroji in celo letali in helikopterji.

Andrej Povny

Sestavni atribut industrijske revolucije in simbol industrijske moči. Pomen tega vira je seveda zelo velik, a koliko ljudi je razmišljalo o tem, kako raznolika je ta skupina kemičnih elementov? Ali kakšne radovedne lastnosti opazimo pri nekaterih kovinah in tudi kakšne neverjetne lastnosti jim včasih pripisujejo? Komaj. Zato je vredno razširiti svoje razumevanje te teme in našteti nekaj zanimivih dejstev o kovinah.

podskupine

Trenutno je v periodnem sistemu 94 kemičnih elementov, ki se štejejo za kovine. Vsi so razdeljeni v 7 podskupin:

• alkalna;
• zemlja alkalna;
• prehodno;
• pljuča;
• polkovine;
• lantanidi;
• aktinidi.

Kovine prvih štirih podskupin zahtevajo posebno pozornost.

alkalijske kovine

Ime so dobili zaradi lastnosti pretvorbe v alkalijo v pogojih vodnega okolja.

Malo znano zanimivost o alkalijskih kovinah: litij ima nekaj življenjskih lastnosti. Zlasti prispeva k zdravljenju protina. Tako so že v starih časih ljudje opazili zdravilne lastnosti gline, ki je obogatena z litijem. Mazila in obkladki iz tega materiala so pomagali pri lajšanju simptomov protina.

Elementi te skupine so našli svojo uporabo tudi pri gradnji jedrskih podmornic. Natrij se uporablja kot hladilno sredstvo v električnih generatorjih, nameščenih na podmorskem jedrskem reaktorju. Zagotavlja vrtenje parnih rezil.

Toda natrij zahteva posebno ravnanje. Pri interakciji z njim je treba upoštevati njegovo burno reakcijo s tekočinami. Že samo dotik natrija z golo, mokro roko lahko povzroči majhno eksplozijo.

Za zdravje so pomembne tudi alkalije. Pomanjkanje natrija in kalija v človeškem telesu povzroča hude krče in bolečine, zato se ne smete omejiti na vodo in sol.

zemeljskoalkalijske kovine

Ta skupina ima visoko gostoto in visoko tališče. Zanimivo dejstvo o kovinah: barij in radij sta zelo strupena. Zanimivo je, da se radij, ki je vstopil v telo, prenaša več kot 70% v kosti, vendar zaradi svoje visoke toksičnosti prispeva k nastanku onkoloških lezij kostnega tkiva.

Leta 1950 so bili v republiško bolnišnico republike Komi naenkrat sprejeti 4 osebe, z deležem poškodbe skeletnega tkiva z malignimi tumorji v območju 70-85%, kar je bilo posledica dolgotrajnega razvoja podzemnih mineraliziranih nahajališč radija. .

prehodne kovine

Ta skupina si zasluži posebno pozornost. Zanimivosti o kovinah, povezanih z njim, ni mogoče prezreti, saj je najštevilčnejši. Ta skupina združuje elemente z različnimi lastnostmi.

V proizvodnjo izdelkov elektroindustrije se ukvarjajo številne prehodne skupine, saj imajo lastnosti prevodnikov električne energije.

Zanimivost: Znano je, da je Japonska vodilna v ponudbi visokotehnološke opreme na svetovnem trgu. V mestu Suva je bila narejena ocena koncentracije zlata v pepelni masi, pridobljeni pri sežiganju sedimentnih usedlin mestnega zbiralnika. Končni rezultati so za približno 50-krat presegli rezultate podobnih poskusov v najbogatejših rudnikih na planetu, kar je bilo pojasnjeno s prisotnostjo ogromne industrijske cone, kjer izdelujejo elektronske izdelke iz zlitin plemenitih kovin, predvsem zlata. Mimogrede, o njem lahko poveste marsikaj zanimivega.

Zlato

Vsi vedo, da izdelki iz tega materiala združujejo prestiž, prefinjenost in razkošje. Zlati nakit je čudovito darilo. Toda kdo bi si mislil, da v Švici obstaja veliko podjetij, ki iz nje izdelujejo razdrobljene ploščice v čokoladnem slogu, ki jih je mogoče uporabiti kot darilo? Ali v poravnalnih transakcijah. Zanimivo je, da je vsaka ploščica sestavljena iz deležev z vrednostjo 1 gram in se zlahka razdeli na dele.

Zanimivo dejstvo o kovini: od leta 2014 je bilo po vsem svetu izkopanih približno 179 ton zlata, od tega približno polovica iz Južnoafriške republike. Vsako uro se iz črevesja Zemlje izloči skoraj enaka količina železa.

Zlato je zelo mehka kovina, zato ga pri izdelavi nakita običajno legirajo z nečistočami bakra ali srebra.

Merkur

To je edina kovina, ki je sposobna biti v tekočem agregacijskem stanju pri sobnih pogojih. Vsi vedo za strupenost hlapov živega srebra, vendar samo kemiki vedo, kako ta element vpliva na lastnosti aluminija.

Zakonodajni akti in dokumenti, ki urejajo postopek in pravila za gibanje blaga na krovu letal v nekaterih državah, strogo prepovedujejo prevoz živega srebra, saj lahko, ko zadene v aluminijasto površino, zažge luknjo, kar je še posebej pomembno na krovu letala, katerega zasnova vključuje veliko delov, izdelanih iz tega materiala.

Baker in kobalt

Če naštejemo zanimiva dejstva o kovinah v kemiji, je vredno omeniti te elemente. Baker je še posebej zanimiv za vandale in lovce na barvne kovine. Najdemo ga v transformatorskih škatlah, saj bakreni elementi ne morejo iskriti.

Toda na vzhodu, predvsem na Japonskem, se baker uporablja v ribogojnicah kot snov, ki preprečuje pojav vodnih glivičnih bolezni v vodnih telesih.

In pojav kobalta je povezan s skandinavsko mitologijo. Norveški kovači, ki so topili minerale, ki vsebujejo kobalt, so prejeli zastrupitev z arzenom. Slabo počutje in glavobol so razlagali kot maščevanje gorskega demona - Kobolda, ki se maščuje ljudem za uničenje svojih rudnikov. Tako se je pojavilo ime te kovine. Izvor imena nikelj je podoben.

železo

Je najbolj priljubljen element prehodne skupine. Zanimivo dejstvo o kovini: v starih časih, ko človeštvo še ni poznalo tehnologije proizvodnje jekla, se je železo krepilo s praženjem v gnoju in kožnih zaplatah, zaradi česar je prišlo do obogatitve materiala z ogljikom in močno povečane trdnosti. Zato so v bližini hlevov pogosto gradili kovačnice.

Da ne omenjam korozije kovine. Zanimivo dejstvo: dejstvo, da se železo pri interakciji s kisikom oksidira, astronavti v prvi vrsti upoštevajo pri opremljanju inventarja vesoljskega plovila. In jasno je zakaj! Dejansko v pogojih vesoljskega vakuuma železo ne more oksidirati, v stiku z drugimi kovinami pa se dobesedno držijo skupaj.

Da bi se izognili tej težavi, so orodja za delo v vesolju zavita v posebno plastično podlago ali podvržena oksidaciji na Zemlji.

Srebrna

Mnogi poznajo izraz: "Srebro je bolj dragoceno kot zlato." Ni res. Kljub temu ta izjava raste na podlagi blagodejnih, zdravilnih, čistilnih lastnosti srebra. Voda, ki je bila dolgo časa v posodi iz tega materiala, pridobi antitoksične lastnosti. To pojasnjuje visoko priljubljenost srebrnih pripomočkov v starih časih. Zaradi teh razlogov sodobne vesoljske postaje upravljajo čistilnike srebrne vode.

Prve izdelke iz te kovine so odkrili v Egiptu in so stari več kot 6 tisoč let. Na ozemlju sodobne Indije je običajno jesti sladice, prekrite z najtanjšo srebrno folijo, ki pomaga ohranjati zdravje prebavil v pogojih visokih nesanitarnih razmer.

To kovino aktivno uporabljajo azijski proizvajalci termoregulacijske opreme, predvsem pri sestavljanju klimatskih naprav s funkcijo čiščenja zraka.

V starih časih je srebro služilo kot sredstvo za preprečevanje mlečne oksidacije. Žlico iz te kovine so postavili v lonec z mlekom, zaradi česar dolgo ni oksidiralo. In končno, spodbuja razmnoževanje hemoglobina, pozitivno vpliva na centralni živčni sistem. Tako neverjetna kovina je srebro. O njem je še veliko zanimivih dejstev, a ta so glavna.

Lahke kovine

Ta kategorija je še posebej strupena in jo je težko odkriti. Polonij, izjemno strupena kovina, je bil večkrat uporabljen pri poskusih atentata na visoke uradnike in politike. Njegova posebnost je v tem, da ga je v telesu težko odkriti v zgodnjih fazah, njegov toksični učinek pa je zelo visok. Oseba, katere hrana je bila zastrupljena s polonijem, je obsojena na bolečo smrt.

Cinkovi hlapi so zelo škodljivi. Kljub temu pa cink ugodno vpliva na reproduktivno funkcijo moških mod. Indijski delavci na kačjih farmah, ki se ukvarjajo s pridobivanjem kačjega strupa, imajo po večkratnih ugrizih kobr ali gad, močno erekcijo in intenzivno proizvodnjo spolnih hormonov, kar je razloženo s povečano vsebnostjo cinka v kačjem strupu.

korozija

To je čisto negativen proces, čeprav ima tudi svoje prednosti. Že pred 100 leti so kavkaški jezdeci spoznali uporabnost korozivnega postopka za proizvodnjo trpežnih rezil, ki ne topijo.

Tako so bili prvi, ki so za nekaj let zakopali svoje sablje in rezila v zemljo, kjer so pridobili moč in sposobnost rezanja tudi najtrših vlaken. Te lastnosti kovine so bile dosežene zaradi vpojnih lastnosti rje, ki je v tleh absorbirala organske elemente in ogljikove spojine.

Indijska inženirska znanstvena skupnost je pripravila lastno inovativno metodo zaščite kovinskih površin s katalizacijo korozije in nato nanosom oksidirane barve na zarjavelo površino. Tako posebna barva reagira z rjo in tvori enotno, močno zaščitno plast.

Pri izdelavi orodij za rezanje trupov se uporabljajo zlitine z majhnim odstotkom kroma, bakra in niklja, zaradi česar je izdelek hitro prekrit s korozijo, pod katero se sčasoma oblikuje močna zaščitna plast, ki preprečuje nadaljnje nastajanje rje.

Druga radovedna dejstva

Neverjetno močan titan, presenetljivo, najde svoje najvišje priznanje ne v metalurgiji, ne v strojništvu ali inženirstvu, temveč v proizvodnji sintetične plastike, papirja in barv.

Aluminij je leta 1885 veljal za eno najdražjih kovin. In bil je cenjen nad zlatom in srebrom. Prisotnost aluminijastih gumbov pri častnikih francoske vojske je veljala za znak najvišjega plemstva.

Med gradnjo satelitov in dozimetrov vesoljskega sevanja so se Američani nekoč odločili zažagati ladjo Kronprinz Wilhelm, ki je potonila ob koncu prve svetovne vojne, saj jeklo, izdelano po letu 1945, vsebuje preveč sevanja. Uporaba takšne kovine bi ovirala zbiranje zanesljivih podatkov.

In končno, dejstvo o Kaliforniji. Je najdražja sintetizirana kovina. Njena cena presega 6,5 ​​milijona na gram. Mimogrede, fotografija je predstavljena zgoraj.

Pravzaprav lahko še vedno poveste veliko zanimivih dejstev o kovinah. Kemija je neverjetna znanost in vsak element periodnega sistema ima edinstvene, neponovljive lastnosti in lastnosti.