Учебный проект "Ржавчина - продукт коррозии железа и его сплавов"

Мои открытия

Выполнил: Уткин Тимофей

ученик 7 «в» класса МАОУ «СОШ №10»

Руководитель: учитель химии

Ладина Ольга Владимировна

Введение

Часто, гуляя по берегу озера, речки или в лесу, я нахожу металлические предметы, которые покрыты толстым рыжим налётом-ржавчиной. Если хорошо рассмотреть этот налёт видно, что это большие наросты на металле.

Взяв однажды такой гвоздь в руки, я начал его гнуть. Гвоздь сразу же распался на несколько частей. Я задумался, почему так получилось. И решил узнать что такое ржавчина, причины её образования и можно ли защитить металл от ржавления.

Гипотеза: ржавчина образуется в результате взаимодействия

железа с окружающей средой и приводит к разрушению металла

Объект исследования: ржавчина

Цель исследования: изучить в домашних условиях причины образования ржавчины и способы защиты от ржавления.

Задачи:

• выяснить, что такое коррозия металлов;
• изучить виды и причины коррозии;
• получить ржавчину на железных гвоздях экспериментальным путём

в домашних условиях;

• изучить ржавчину – продукт коррозии железа и его сплавов;
• узнать и экспериментально проверить способы защиты от ржавчины.

Что такое коррозия металлов

Коррозия происходит от латинского «corrosio»,

что означает разрушать, разъедать.

Коррозия металлов – это самопроизвольный процесс разрушения металлов и изделий из них в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой.

Причины коррозии

Влажный воздух или вода с растворённым в ней кислородом

Водные растворы

солей в воздухе

Контакт основного

металла с менее активным (например, железо – медь)

Наличие примесей в металлах, шероховатость поверхностей

Виды коррозии

В зависимости от среды, в которой происходит коррозия, различают:

• Химическая коррозия

Это разрушение металлов в результате их химического взаимодействия с веществами окружающей среды. Протекает в средах, не проводящих электрический ток.

• Электрохимическая коррозия

Если два металла разной природы поместить в раствор соли, то более активный начнёт разрушаться, и между металлами возникнет электрический ток.

Коррозия железа

Только коррозию железа и его сплавов называют ржавлением.

Другие металлы коррозируют, но не ржавеют:

На поверхности меди образуется зеленоватый налёт - патина

Изделия из серебра со

временем темнеют

Что такое ржавчина

В результате процесса коррозии железа образуется ржавчина.

Железо вступает в контакт с растворённым в воде кислородом.

При этом, в результате химической реакции на поверхности

металла образуется новое вещество – ржавчина, в виде

шероховатого налёта с рыхлой структурой.

Цвет ржавчины – от оранжевого до красно-коричневого.

Процесс образования ржавчины сложен и включает в себя несколько стадий.

Его можно описать упрощённым уравнением:

4Fe + 6H2O(влага) + 3О2(воздух) = 4Fe(OH)3

Гидроксид железа(III) (Fe(OH)3) и есть ржавчина, образующаяся в процессе

ржавления железа и его сплавов.

Экспериментальная часть (опыт №1)

Для того, чтобы изучить процесс образования ржавчины я провёл опыты.

Поместил вечером железные гвозди в емкости с различными растворами:

1. Водопроводная вода;

2. Дистиллированная вода;

3. Водопроводная вода и поваренная соль(NaCl);

4. Водопроводная вода и растительное масло;

5. Водопроводная вода и уксусная кислота(CH3COOH)

Что наблюдал

На следующее утро:

- в емкостях с водопроводной водой, вода+масло и в ёмкости с раствором соли наблюдал появление оранжевого налета на гвоздях. При взбалтывании раствора, налёт отслаивался с гвоздей и оседал на дно ёмкости;

- в ёмкостях с дистиллированной водой изменений не наблюдал;

- в ёмкости вода + уксусная кислота наблюдал незначительное потемнение гвоздей, рыжий налёт не образовался;

Что наблюдал

Через 5 дней:

- в ёмкостях с водопроводной водой, вода + масло все гвозди и частично

дно вокруг них покрыты рыжим налётом;

- в ёмкости вода + соль весь гвоздь и дно вокруг него в рыжем налёте;

- в ёмкости с дистиллированной водой изменений нет;

- в ёмкости вода + уксус весь гвоздь стал чёрным, рыжего налёта нет.

Что наблюдал

Через две недели:

• в ёмкостях с водопроводной водой, вода + масло, вода + соль все

гвозди и дно вокруг них полностью покрылись рыжим налётом;

• в ёмкости с дистиллированной водой на шляпке гвоздя наблюдал

незначительный рыжий налёт;

• в ёмкости вода + уксус весь гвоздь почернел, раствор окрасился

в жёлтый цвет

Экспериментальная часть (опыт № 2)

Чтобы избежать процесса ржавления, на поверхность изделий из железа и

его сплавов наносят защитные покрытия.

Я покрыл железные гвозди краской и лаком для ногтей.

Вечером поместил их в ёмкость с водопроводной водой.

Что наблюдал

На следующее утро:

- с гвоздями, покрытыми краской и лаком,

никаких изменений не произошло.

Через 10 дней:

- с гвоздями, покрытыми краской и лаком,

изменений не произошло.

Вечер

Водопроводная вода

Дистиллированная

Поместил гвозди в ёмкости с растворами

Следующее утро

Образование ржавчины на гвозде

вода

Водопроводная вода + растительное масло

Через 5 дней

Ржавчина на гвозде и частично на дне возле гвоздя

Изменений нет

Водопроводная вода + поваренная соль (NaCl)

Через 2 недели

Водопроводная вода + уксусная кислота (CH3COOH)

Изменений нет

Образование ржавчины на гвозде

Гвоздь и дно вокруг него в ржавчине

Образование ржавчины на гвозде

Ржавчина на гвозде и частично на дне возле гвоздя

Незначительная ржавчина на шляпке гвоздя

Гвоздь потемнел, ржавчина не появилась

Ржавчина на гвозде и на дне возле гвоздя

Гвоздь и дно вокруг него в ржавчине

Весь гвоздь черный, ржавчины нет

Гвоздь и дно вокруг него в ржавчине

Весь гвоздь черный, раствор жёлтого цвета

Водопроводная вода

Вечер

Поместил гвозди, покрытые лаком для ногтей, краской

Следующее утро

Ржавчины нет

Через 10 дней

Ржавчины нет

Выводы

• Ржавчина – это продукт разрушения железа и его сплавов.
• Образуется ржавчина при взаимодействии железа с водой,

с растворёнными в воде кислородом.

• Поваренная соль ускоряет процесс образования ржавчины.
• В присутствие уксусной кислоты ржавчина не образуется,

но происходит разрушение железного гвоздя.

5. Для защиты от ржавчины на поверхность железа и его сплавов

необходимо наносить защитные покрытия.