Металлы-восстановители реагируют с неметаллами, водой, кислотами, солями..

*Ca + Cl₂ ® CaCl₂

2Са + O₂ ® 2СаO

2Na + S ® Na₂S

*2Na + H₂O ® 2NaOH + H₂­

*Zn + 2HCl ® 2ZnCl₂ + H₂­

*Fe + CuSO₄ ® FeSO₄ + Cu¯

восстановительные св-ва металлов соответствует их положению в ряду стандартных электродных потенциалов

Li Cs K Ca Na Mg Al Zn Cr Fe Ni Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au усл: ОВ реакции в водных растворах,

ряд стандартных потенциалов определяет:

- взаимодействие с кислотами с вытеснением водорода

- взаимодействие с солями металлов с вытеснение металлов из растворов их солей

- порядок восстановления ионов при электролизе

- скорость коррозии, коррозия металлов - разрушение металлов и сплавов под действием окружающей среды

коррозия металлов, хим.коррозия, электрохим.коррозия

коррозия металлов - разрушение металлов и сплавов под действием окружающей среды

различают химическую коррозию и электрохимическую коррозию:

химическая – разрушение металла под действием агрессивных хим.веществ

ПР: коррозия железа в газовой среде(необходимо одновременное действие воды и газа)

2Fe + 2H₂O + O₂ ® 2Fe(OH)₂ 4Fe(OH)₂ + 2H₂O + O₂ ® 4Fe(OH)₃

скорость коррозии больше при большей температуре

электрохимическая – разрушение металла в среде электролита с возникновением е-тока:

если металл погружен в раствор электролита, то атомы металла отдают е- и уходят в раствор в виде катионов

возникает (-)катодная поверхность(катод) Fe²⁺

- e- Fe

на катоде в кислой среде восстанавливаются Н⁺(водородная деполяризация) 2Н⁺ + 2е- ® Н₂­,

а в щелочной-нейтральной среде - растворенный O₂(кислородная деполяризация) O₂ + 2Н₂О + 4е- ® 4ОН^-

2Н⁺ + 2е- ® Н₂­

O₂ + 2Н₂О + 4е- ® 4ОН^- Fe²⁺

- e- Fe

если металл содержит примеси, то коррозия металла может усилиться:

атомы более активного металла отдают е- менее активному и уходят в раствор в виде катионов,

в паре металлов возникает (+)анод и (-)катод и е-ток

Fe²⁺

- Cu e- Fe +

на катоде в кислой среде восстанавливаются Н⁺(водородная деполяризация) 2Н⁺ + 2е- ® Н₂­

а в щелочной-нейтральной среде - растворенный O₂(кислородная деполяризация) O₂ + 2Н₂О + 4е- ® 4ОН^-

2Н⁺ + 2е- ® Н₂­

O₂ + 2Н₂О + 4е- ® 4ОН^- Fe²⁺

- Cu e- Fe +

на аноде окисляются атомы более активного металла Fe - 2е- ® Fe²⁺(менее активный металл не разрушается)

процесс идет до разрушения более активного металла,

в кислой среде Fe + 2Н⁺® Fe²⁺ + Н₂­

Fe + 2НCl ® FeCl₂ + Н₂­ FeCl₂ + 2H₂O ® Fe(ОН)₂¯ + 2НCl

4Fe(OH)₂ + 2H₂O + O₂ ® 4Fe(OH)₃

в щелочной-нейтральной среде 2Fe + 2H₂O + O₂ ® 2Fe²⁺ + 4OH^-

2Fe + 2H₂O + O₂ ® 2Fe(OH)₂ 4Fe(OH)₂ + 2H₂O + O₂ ® 4Fe(OH)₃

скорость коррозии больше при большей разнице стандартных электродных потенциалов металлов,

при большей кислотности среды,

при большей температуре

способы защиты металлов от коррозии

защита от коррозии блокирует химические и электрохимические механизмы коррозии:

- покрытие поверхности металла краской или стойким металлом ПР: Ni-Cr

- сплавы с Ni-Cr.., вызывающие пассивирование металла ПР: сталь нержавеющая

- электрохимическая защита: металлические заклёпки–пластины-покрытия из более активного металла

присоединение к изделию источника е-тока(изделие есть катод)

- изменение состава среды путем применения ингибиторов

сплавы, их виды

ценность металлоизделий в прочности-твёрдости-тугоплавкости.., сочетающихся с лёгкостью-пластичностью,

чаще используются не чистые металлы, а сплавы металлов, которые приобретают новые свойства

ПР: дюралюминий лёгкий как алюминий, но прочнее алюминия

припой легкоплавкий, его Тплав=180°С ниже, чем у олова и свинца

сплавы - системы из нескольких металлов или системы из металлов и неметаллов

сплавы получают смешиванием расплавов металлов с последующим охлаждением-отвердением,

- различают сплавы по составу

ПР: дюралюминий Al + Cu(4%) + Mn(0,5%) + Мg(0,5%)

припой Sn + Pb(34%)

латунь Сu + Zn(30%)

чугун Fe + С(2-4%) + S-P-Mn-Si

сталь Fe + С(0,2-2%) + S-P-Mn-Si

- различают сплавы по строению - механические смеси(гетерогенные системы),

твердые растворы(гомогенные системы),

интерметаллические соединения,

соединения металлов с неметаллами:

в механической смеси сплав состоит из кристалликов разных металлов или кристалликов металла и неметалла

ПР: в сером чугуне среди кристалликов Fe есть кристаллики пластинчатого или шаровидного графита (С 2-4%)

в твердом растворе сплав есть однородный кристалл, в котором узлы решётки есть атомы разных металлов

ПР: Au + Ag

в интерметаллическом соединении сплав состоит из соединений металлов как результата хим.реакции

ПР: Сu + Zn(30%) латунь

в соединении металла с неметаллом сплав состоит их соединений металла и неметалла

ПР: в белом чугуне углерод содержится в виде Fe₃C, образующегося в реакции 3Fe + С ® Fe₃C карбид железа

понятие о металлургии

хим.основы пирометаллургии, металлотермии, гидрометаллургии

электрохимические способы в металлургии

металлургия - наука о промышленном получении металлов,

различают черную металлургию(получение Fe и его сплавов) и цветную металлургию(получение Cu Al..)

различают пирометаллургию, гидрометаллургию, электрометаллургию:

пирометаллургия – получение металлов путем восстановления из оксидов-сульфидов при высоких Т

как восстановитель используют C и СО, если не образуются карбиды

ПР: Fe Cu Zn Cd Ge Sn Pb

Fe₂O₃ + 3CO ^Т ® 3CO₂­ + 2Fe

SnO₂ + C ^Т ® CO₂­ + Sn

ZnO + C ^Т ® CO­ + Zn

2ZnS + 3O₂ ^Т ® 2ZnO + 2SO₂­ затем ZnO + C ^Т ® CO­ + Zn

если образуются карбиды, то используют металлы как восстановитель Al-Mg или водород H₂,

металлотермия использует как восстановитель металлы, вариант металлотермии – алюмотермия

ПР: Mn Cr Ti Mo W

Cr₂O₃ + 2Al ^Т ® Al₂O₃ + 2Cr

3MnO₂ + 4Al ^Т ® 2Al₂O₃ + 3Mn

TiCl₄ + 2Mg ^Т ® 2MgCl₂ + Ti

водородотермия использует как восстановитель водород

ПР: получение чистых металлов

MoO₃ + 3H₂ ^Т ® 3H₂O + Mo

WO₃ + 3H₂ ^Т ® 3H₂O + W

гидрометаллургия – получение металлов из растворов солей путем электролиза или реакцией замещения

ПР: Au Ag Zn Cd Mo получение раствора соли, затем реакции замещения с более активными металлами

4Au + 8NaCN + O₂ + 2H₂O ® 4Na[Au(CN)₂] + 4NaOH

2Na[Au(CN)₂] + Zn ® 2Au + Na₂[Zn(CN)4]

ПР: Cu Ni электролиз растворов соли

NiSO₄ + 2H₂O ^{электролиз} ® H₂­ + O₂­ + Ni + Н₂SO₄

электрометаллургия – получение металлов из расплавов солей путем электролиза

ПР: Al Na

2NaCl ^{электролиз} ® 2Na + Cl₂­

положение щелочных металлов в периодической системе

электронное строение атомов, степень окисления

Дата добавления: 2015-07-25