Ćwiczenia
1. Powstawanie zgorzeliny na stali
Celem ćwiczenia jest obserwacja jednego z mechanizmów korozji chemicznej metali polegającego na powstawaniu powierzchniowych produktów korozji stali w wyniku działania gazów utleniających w wysokiej temperaturze (powstawanie zgorzeliny, inaczej zendry).
Aparatura i odczynniki
blaszka stalowa
papier ścierny
palnik Bunsena
szczypce stalowe
waga analityczna
suwmiarka
eksykator z krzemionką
alkohol etylowy
Sposób wykonania oznaczeń
– Blaszkę stalową starannie oczyścić papierem ściernym, odtłuścić, a następnie zważyć na wadze analitycznej i zmierzyć wymiary suwmiarką. Zapisać wyniki pomiarów.
– Umieścić blaszkę w szczypcach metalowych, przenieść w utleniający płomień palnika i ogrzewać do czerwonego żaru. Zapisać czas wygrzewania próbki.
– Ostudzić blaszkę w eksykatorze i zaobserwować pojawienie się ciemnej warstwy zgorzeliny. Jeżeli próbka stalowa była ogrzewana w utleniającym płomieniu palnika, to jej powierzchnia pokryła się warstwą tlenku Fe3O4 (Fe3O4 = Fe2O3 (t<570°C)∙FeO (t<570°C)).
– Po ostudzeniu w eksykatorze, ponownie zważyć blaszkę i obliczyć grubość warstwy tlenkowej stosując wzór (8.27):
(8.27)
gdzie: x – grubość warstwy zgorzeliny [cm]
Dm – przyrost masy próbki [g]
P – powierzchnia reakcji próbki [cm2]
d – gęstość powstającej zgorzeliny Fe3O4 (5,18 g/cm3)
MFe3O4 – masa molowa Fe3O4 (231,52 μ)
M2O2 – masa molowa 2O2 (64,0 μ).
– Uzyskane wyniki pomiarów i obliczeń przedstawić w tabl.8.3.
Tablica 8.3
Powierzchnia reakcji próbki
P
[cm2]
Masa blaszki przed ogrzewaniem
m1
[g]
Masa blaszki po ogrzewaniu
m2
Czas wygrzewania próbki
t
[min]
Obliczona grubość warstwy Fe3O4
[cm]
Grubość warstwy Fe3O4
w funkcji czasu
[cm/h]
UWAGA: Wynik końcowy, czyli otrzymana grubość warstwy zgorzeliny, jest zależny od temperatury i czasu wygrzewania. Może wynosić od 0,001 do kilku milimetrów. Warto zauważyć, że jeżeli ogrzewanie będzie trwać dostatecznie długo (np. 20-30 min) powstająca zgorzelina przyjmie postać odpadających łusek.
2. Korozja stali w różnych środowiskach
Celem ćwiczenia jest obserwacja zachowania się stali w środowisku elektrolitów i wody destylowanej.
blaszki stalowe
zlewki o pojemności 100 cm3
pH-metr lub papierki wskaźnikowe
woda destylowana
5% roztwór NaCl
1% roztwór NaOH
0,1 M roztwór HCl
– Cztery blaszki stalowe starannie oczyścić papierem ściernym, a następnie zważyć na wadze analitycznej i zmierzyć wymiary suwmiarką. Zapisać wyniki pomiarów.
– Wyznaczyć odczyn roztworów, w których będą korodowane blaszki.
– W czterech zlewkach umieścić po jednej blaszce stalowej. Następnie dodać do nich jednakowe ilości następujących cieczy: roztwór HCl, woda destylowana, 5% roztwór NaCl i roztwór NaOH. Zwrócić uwagę, aby cieczy zakrywała blaszkę.
– Od czasu do czasu obserwować zmiany zachodzące na powierzchni blaszek.
– Po upływie godziny wyjąć blaszki z roztworów, osuszyć, usunąć ślady rdzy i ponownie zważyć. Obliczyć ubytek masy próbki stalowej odniesiony do powierzchni reakcji blaszki. Wyniki pomiarów i obliczeń umieścić w tabl.8.4.
Tablica 8.4
Środo-wisko
pH roztw.
Pow. reakcji próbki
[m2]
Początkowa masa blaszki
Masa blaszki po korozji
Dm
Wygląd powierzchni blaszki
HCl
H2Odest
NaCl
assist_win