«Извлечение ингибиторов коррозии из растений»

Министерство образования и науки Республики Казахстан КГУ «Средняя школа №4»  ГУ «Отдел образования акимата Житикаринского района» Выполнила: Шалгинбаева Айгерим Алибековна,                              ученица 8 класса   Тема:  «Извлечение ингибиторов коррозии из растений» «Здоровая природная среда – основа реализации стратегии «Казахстан – 2030»» Направление: Секция: Химия                                                Руководитель: Аверкова Наталья Николаевна,                                                                            учитель химии                                           1 г. Житикара Оглавление                                                                                                                 стр.    Введение……………………………………………………….. …………..4­5  Исследовательская часть 1. Теоретический обзор известных результатов по выбранной теме 1.1.     Понятие коррозии металлов…………………………………..... 6­7 1.2.     Характеристики и сущность коррозионных процессов………..7­15    1.2.1. Классификация коррозионных сред…………………………..7­9    1.2.2. Скорость коррозии………………………………………………..9    1.2.3. Основы теории коррозии……………………………………….9­10    1.2.4. Классификация коррозионных процессов…………………..10­15 1.3.   Способы защиты от коррозии…………………………………24­26 1.4.    Ингибиторы коррозии………………………………………….26­27 2. Исследование причин и механизма протекания коррозии 2.1.     Анализ социологического опроса водителей г. Житикары …16­17 2.2.     Постановка эксперимента «Изучение течения коррозии»….. 17­24             2.2.1. Коррозия железа в различных электролитах, влияние контакта с   другими металлами……………………………………………17­20             2.2.2. Роль кислорода воздуха в коррозии металлов………………20­22   2.2.3. Коррозия меди в условиях различной влажности и в атмосфере  аммиака…………………………………………………….......22­23   2.2.4.    Сущность процессов коррозии  (на основе проделанных  опытов) …………………………………………………………….23­24          2 3.   Эксперимент   «Извлечение   ингибиторов   коррозии   из растений»…………………….............................................................. 27­30                  Заключение……………………………………………………..........31 Список используемых ресурсов…………………………………….32 Приложения………………………………………………………33­48 Абстракт Цель   работы    заключается   в   исследовании   причин   и   механизма протекания коррозии металлов, получении ингибиторов коррозии из растений. В качестве гипотезы выступает предположение о том, что если изучить влияние   условий   на   процессы   коррозии   металлов,     извлечь   и   изучить ингибиторы коррозии из растений   можно найти применение органическим ингибиторам для удаления ржавчины и окалины с поверхности металлов и изделий.   Процедура   исследования  состояла   из   следующих   этапов: теоретического   обзора   известных   результатов   по   выбранной   теме; исследования   причин   и  механизма   протекания   коррозии,  а  именно  анализа социологического опроса водителей г. Житикары, постановке эксперимента «Изучение течения коррозии», раскрытия  сущности процессов коррозии  (на основе   проделанных   опытов);   проведения   эксперимента   «Извлечение ингибиторов коррозии из   растений». В качестве  методов исследования  применялись эмпирические методы исследования (наблюдение, эксперимент); логический (гипотетический) метод исследования. Новизна   исследования  заключается   в   проведении   эксперимента «Извлечение ингибиторов коррозии из   растений». Результаты проведённых опытов позволяют сделать следующие выводы: 1. 2. 3. Хлорид­ионы усиливают коррозию металлов. Гидроксид­ионы ослабляют коррозию металлов. Введение органических ингибиторов коррозии, выделенных из чистотела, в такую агрессивную ко многим металлам жидкость, как хлороводородная кислота, замедляет процесс коррозии металлов. 4. Полученные   растворы   позволят   удалить   ржавчину   и сохранить основной металл изделия целым. Проведённые исследования  имеют практическую значимость.  3 В зимнее время  на дорогах и тротуарах для удаления снега в отдельных районах   разбрасывается  хлорид натрия. В присутствие солей снег тает, а образующиеся   растворы   стекают   в   канализационные   трубопроводы,   что приводит   к   ускорению   разрушения   металлов,   в   частности   транспортных средств и подземных коммуникаций.  В настоящее время выход лишь один – вовремя убирать снег и вывозить его за город. Экономически он более чем оправдан. Органические   ингибиторы   коррозии   можно   применять   для   очистки паровых котлов от отложений накипи, для удаления ржавчины и окалины с поверхности металлов и изделий. Таким образом, наша гипотеза полностью подтвердилась.  Введение Коррозия   ­   это   самопроизвольное   разрушение  металлов  в   результате химического или физико­химического взаимодействия с окружающей средой. В   общем   случае   это   разрушение   любого   материала,   будь   то  металл  или керамика, дерево или полимер[1].  Актуальность   выбранной   темы   исследования   обусловлена практическим использованием современных взглядов на коррозию металлов и сплавов   и   защиты   металлических   изделий   от   разрушения   в   быту   и   на производстве. Учение о коррозии и защите металлов является отраслью прикладной физической   химии.   Его   основы   заложены   М.В.Ломоносовым,   который   в середине XYIII в. изучал действие кислот на металлы, ясно различая обычное растворение солей в воде от явлений коррозии металлов, открыл пассивное состояние   металлов   и   первый   понял   сущность   явлений   при   окислении металлов. Большое значение для развития теории коррозии металлов имели работы английского ученого М.Фарадея, установившего в 1833­1834 основные законы электролиза и предложившего для объяснения пассивности металлов. 4 Общая масса металлических материалов, используемых в виде различных изделий в мировом хозяйстве, очень велика. Поэтому, несмотря на то, что обычно   скорость   коррозии   мала,   ежегодно   из­за   коррозии   безвозвратно теряются огромные количества металла. Но ещё больший вред связан не с потерей   металла,   а   с   порчей   изделий,   вызываемой   коррозией.   Затраты   на ремонт   или   замену   деталей   судов,   автомобилей,   аппаратуры   химических производств,   приборов   во   много   раз   превышает   стоимость   металла,   из которого   они   изготовлены.   Наконец,   существенными   бывают   косвенные потери, вызванные коррозией. К ним можно отнести, например, утечку нефти или газа из подвергшихся коррозии трубопроводов, порчу продуктов питания, потерю здоровья в тех случаях, когда это вызвано коррозией. Таким образом, борьба с коррозией представляет собой важную хозяйственно­экономическую задачу. Исследование   причин   и   механизма   протекания   коррозии, извлечение   ингибиторов   коррозии   из   растений   является    целью  моей работы. В соответствии с целью поставлены задачи:     изучение теоретических основ по вопросам коррозии металлов; анализ социологического опроса водителей города Житикары; разработка и постановка эксперимента «Влияние условий на процессы коррозии металлов»; постановка   эксперимента   «Извлечение   ингибиторов   коррозии   из растений». Методы   решения   поставленных   задач:  эмпирические   методы исследования (наблюдение, эксперимент); логический (гипотетический) метод исследования.                                        5 Исследовательская  часть 1. Теоретический обзор известных результатов по выбранной теме 1.1.   Понятие коррозии металлов. На разных языках мира слово коррозия пишется по­разному ­   腐 蝕 , corrosione, korozija,   腐 食 ,  corrosion,   la corrosió,    corrosion, koroze и, к сожалению, у разных людей мира вызывает одно и тоже чувство – чувство отвращения и разочарования. , korrozioni, la διάβρωση Коррозия –  это  самопроизвольное  разрушение  металлов  в результате химического или физико­химического взаимодействия с окружающей средой. В   общем   случае   это   разрушение   любого   материала,   будь   то  металл  или   Причиной   коррозии   служит керамика,  полимер.  дерево  или термодинамическая   неустойчивость воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде.   конструкционных   материалов  к В повседневной жизни для сплавов железа (сталей) чаще используют  термин «ржавление». Менее известны случаи коррозии полимеров. Применительно к ним существует понятие  «старение», аналогичное термину «коррозия» для металлов.   Например,   старение  резины  из­за   взаимодействия   с  кислородом 6 воздуха или разрушение некоторых пластиков под воздействием атмосферных осадков, а также биологическая коррозия. Скорость коррозии, как и всякой химической   реакции,   очень   сильно   зависит   от   температуры.   Повышение температуры   на   100   градусов   может   увеличить   скорость   коррозии   на несколько порядков[1]. Рисунок 1. Остов "Титаника" (снимок с аппарата "Мир") Рисунок 2. Ржавчина, самый распространённый вид коррозии Коррозия   металлов  –   разрушение   металлов   вследствие   физико­ химического воздействия внешней среды, при котором металл   переходит в окисленное (ионное) состояние и теряет присущие ему свойства.  В тех случаях, когда окисление металла необходимо для осуществления какого­либо технологического процесса, термин “коррозия” употреблять не следует.   Например,   нельзя   говорить   о   коррозии     растворимого   анода   в гальванической ванне, поскольку анод должен окислятся, посылая свои ионы в   раствор,   чтобы   протекал   нужный   процесс.   Нельзя   также   говорить   о коррозии   алюминия   при   осуществлении   алюмотермического   процесса.   Но физико­химическая сущность изменений, происходящих с металлом во всех подобных случаях, одинакова: металл окисляется[5].  7 1.2. Характеристики и сущность коррозионных процессов 1.2.1.Классификация коррозионных сред Среда, в которой     металл     подвергается    коррозии,   называется коррозионной или  агрессивной средой. По степени воздействия на металлы коррозионные   среды   целесообразно   разделить   на:  неагрессивные; слабоагрессивные; среднеагрессивные; сильноагрессивные.  Для определения степени   агрессивности   среды   при   атмосферной   коррозии   необходимо учитывать   условия   эксплуатации   металлических   конструкций   зданий   и сооружений.   Степень   агрессивности   среды   по   отношению   к   конструкциям внутри отапливаемых и неотапливаемых зданий, зданий без стен и постоянно аэрируемых зданий определяется возможностью конденсации влаги, а также температурно­влажностным режимом и концентрацией газов и пыли внутри здания.   Степень   агрессивности   среды   по   отношению   к   конструкциям   на открытом   воздухе,   не   защищенным   от   непосредственного   попадания атмосферных осадков, определяется климатической зоной и концентрацией газов и пыли в воздухе. С учетом влияния метеорологических факторов и агрессивности газов разработана классификация степени агрессивности сред по   отношению   к   строительным   металлическим   конструкциям.   С   учетом влияния   метеорологических   факторов   и   агрессивности   газов   разработана классификация степени агрессивности сред по отношению к строительным металлическим конструкциям, которые представлены в таблице:                             Таблица 1 Относительная влажность внутри помещений и характеристика Степень агрессивности среды в зависимости от условий эксплуатации конструкций  внутри зданиий 8 климатической на открытом в условиях без конденсации зоны воздухе периодической конденсации влаги  влаги 60 % сухая 61­75 % нормальная более 75 % влажная слабая слабая средняя сильная слабая средняя средняя сильная средняя средняя сильная сильная неагрессивная слабая средняя средняя слабая средняя средняя сильная слабая средняя сильная сильная неагрессивная неагрессивная слабая средняя неагрессивная слабая средняя средняя слабая средняя средняя средняя Таким   образом,   защита   металлических   конструкций   от   коррозии определяется агрессивностью условий их эксплуатации. Наиболее надежными защитными системами металлических конструкций являются алюминиевые и цинковые покрытия[7].  1.2.2. Скорость коррозии Скорость коррозии металлов и металлических покрытий в атмосферных условиях определяется комплексным воздействием ряда факторов: наличием на   поверхности   фазовых   и   адсорбционных   пленок   влаги,   загрязненностью воздуха   коррозионно­агрессивными   веществами,   изменением   температуры воздуха и металла, образованием продуктов коррозии и так далее. В   зависимости   от   факторов,   влияющих   на   скорость   коррозии, целесообразно   следующее   подразделение   условий   эксплуатации   металлов, подвергаемых атмосферной коррозии: 9 1. Закрытые   помещения   с   внутренними   источниками   тепла   и   влаги (отапливаемые помещения); 2. Закрытые   помещения   без   внутренних   источников   тепла   и   влаги (неотапливаемые помещения); 3. Открытая атмосфера. 1.2.3. Основы теории коррозии Любой коррозионный процесс является многостадийным. 1. Подвод   коррозионной   среды   или   отдельных   ее   компонентов   к поверхности металла. 2. 3. Взаимодействие среды с металлом. Полный или частичный отвод продуктов от поверхности металла (в объем жидкости, если среда жидкая). Большинство   металлов   (кроме   золота,   серебра,   платины,   меди) встречаются в природе в ионном состоянии: оксиды, сульфиды, карбонаты и так далее и называются обычно рудами. Ионное состояние более выгодно, оно характеризуется меньшей внутренней энергией. Это заметно при получении металлов из руд и их коррозии. Поглощенная энергия при восстановлении металла   из   соединений   свидетельствует   о   том,   что   свободный   металл обладает   более   высокой   энергией,   чем   металлическое   соединение.   Это приводит   к   тому,   что     металл,   находящийся   в   контакте   с   коррозионно­ активной средой стремится перейти в энергетически выгодное состояние с меньшим   запасом   энергии.   Первопричиной   коррозии   металла   является термодинамическая неустойчивость металлов в заданной среде. 1.2.4. Классификация коррозионных процессов По типу разрушений По   типу   разрушений   коррозия   бывает   сплошной   и   местной.   При равномерном распределении коррозионных разрушений по всей поверхности 10 металла коррозию называют равномерной или сплошной. Она не представляет собой опасности для конструкций и аппаратов, особенно в тех случаях, когда потери   металлов   не   превышают   технически   обоснованных   норм.   Её последствия могут быть сравнительно легко учтены. Если же значительная часть поверхности металла свободна от коррозии и последняя сосредоточена на отдельных участках, то ее называют местной. Она   гораздо   опаснее,   хотя   потери   металла   могут   быть   и   небольшими.   Её опасность   состоит   в   том,   что,   снижая   прочность   отдельных   участков,   она резко уменьшает надёжность конструкций, сооружений, аппаратов. Местной коррозии   благоприятствуют   морская   вода,   растворы   солей,   в   частности галогенидных:   хлорид   натрия,   кальция,   магния.   Особенно   большие неприятности связаны с хлоридом натрия, который разбрасывают в зимнее время на дорогах и тротуарах для удаления снега и льда. В присутствии солей они плавятся, и образующиеся растворы стекают в канализационные трубы. Соли   являются   активаторами   коррозии   и   приводят   к   ускоренному разрушению   металлов,   в   частности   транспортных   средств   и   подземных коммуникаций.  Язвенная  (в   виде   пятен   различной   величины),   точечная,   щелевая, контактная, ­   наиболее   часто встречающиеся   в   практике   типы   местной   коррозии.   Точечная     ­   одна   из   межкристаллическая   коррозия  наиболее опасных. Она заключается в образовании сквозных поражений, то есть точечных полостей – питтингов. Коррозионное   растрескивание    возникает   при   одновременном воздействии   на   металл   агрессивной   среды   и   механических   напряжений.   В металле появляются трещины транскристаллитного характера, которые часто приводят к полному разрушению изделий.  11 Рисунок 3.Результаты коррозии По механизму По механизму коррозионного процесса  различают два основных типа коррозии:  химическую  и  электрохимическую. Строго отделить один вид от другого трудно, а иногда и невозможно. Под    химической   коррозией  подразумевают   взаимодействие металлической   поверхности   с   окружающей   средой,   не   сопровождающееся возникновением электрохимических (электродных) процессов на границе фаз. Она основана на реакции между   металлом и агрессивным реагентом. Этот вид коррозии протекает в основном равномерно по всей поверхности металла. В связи с этим химическая коррозия менее опасна, чем электрохимическая. Примером   химической   коррозии   служат   ржавление   железа.   В промышленном   производстве   металлы   нередко   нагреваются   до   высоких температур.   В   таких   условиях   химическая   коррозия   ускоряется.   Многие знают, что на прокатке раскаленных кусков металла образуется окалина. Это типичный продукт химической коррозии.  Установлено, что коррозии железа способствует наличие в нём серы. Античные предметы, изготовленные из железа, устойчивы к коррозии именно благодаря низкому содержанию в этом железе серы. Сера в железе обычно 12 содержится в виде сульфидов  FeS  и других. В процессе коррозии сульфиды   который   является разлагаются   с   выделением   сероводорода  H2S, катализатором коррозии железа. Механизм   химической   коррозии   сводится   к   реактивной   диффузии атомов   или   ионов   металла   сквозь   постепенно   утолщающуюся   пленку продуктов коррозии (например, окалины) и встречной диффузии атомов или ионов   кислорода.   По   современным   воззрениям   этот   процесс   имеет   ионно­ электронный механизм, аналогичный процессам электропроводности в ионных кристаллах. Особенно разнообразные процессы химической коррозии встречаются в различных   производствах.   В   атмосфере   водорода,   метана   и   других углеводородов, оксида углерода (II), сероводорода, хлора, в среде кислот, а также в расплавах солей и других веществ протекают специфические реакции с вовлечением материала аппаратов и агрегатов, в которых осуществляется химический процесс. Задача специалистов при конструировании реактора – подобрать   металл   или   сплав,   который   был   бы   наиболее   устойчив   к компонентам химического процесса. Практически наиболее важным видом химической коррозии является взаимодействие металла при высоких температурах с кислородом и другими газообразными активными средами (HS, SO , галогены, водяные пары, CO). Подобные   процессы   химической   коррозии   металлов   при   повышенных температурах носят также название газовой коррозии.  Многие ответственные детали   инженерных   конструкций   сильно   разрушаются   от   газовой   коррозии   элементы (лопатки   газовых   турбин, электронагревателей, колосники, арматура печей). Большие потери от газовой   сопла   ракетных   двигателей, коррозии (угар металла) несет металлургическая промышленность. Стойкость против газовой коррозии повышается при введении в состав сплава различных добавок (хрома, алюминия, кремния). Добавки алюминия, бериллия и магния 13 к   меди   повышают   ее   сопротивление   газовой   коррозии   в   окислительных средах.   Для   защиты   железных   и   стальных   изделий   от   газовой   коррозии поверхность изделия покрывают алюминием (алитирование). Под  электрохимической   коррозией    подразумевают   процесс взаимодействия металлов с электролитами в виде водных растворов, реже с неводными   электролитами,   например,   с   некоторыми   органическими электропроводными   соединениями   или   безводными   расплавами   солей   при повышенных температурах[8].  Рисунок 4.Разрушение железного образца в присутствии примесей меди Катод (Cu):  O2 + 2H2O + 4e = 4OH ­ +                                                  Катод (Cu):   2H  + 2e = 2H = H2                       Fe0 – 2е = Fe2+ Различают   следующие  типы   электрохимической   коррозии,   имеющие наиболее важное практическое значение. 1.  Коррозия   в   электролитах.  К   этому   типу   относятся   коррозия   в природных водах (морской и пресной), а также различные виды коррозии в жидких средах. В зависимости от характера среды различают:   кислотную; щелочную;      солевую;    морскую коррозию. 14 По условиям воздействия жидкой среды на металл этот тип коррозии также   характеризуется   как:  коррозия   при   полном   погружении;   при неполном погружении; при переменном погружении.    Каждый из этих подтипов имеет свои характерные особенности. 2.    Почвенная   (грунтовая,   подземная)   коррозия    ­   воздействие   на металл грунта, который в коррозионном отношении должен рассматриваться как   своеобразный     электролит.   Характерной   особенностью   подземной электрохимической коррозии является большое различие в скорости доставки кислорода (основной деполяризатор) к поверхности подземных конструкций в разных почвах (в десятки тысяч раз). Значительную роль при коррозии в почве играет образование и функционирование макрокоррозионных пар вследствие неравномерной аэрации отдельных участков конструкции, а также наличие в земле   блуждающих  токов.  В  ряде  случаев   на  скорость  электрохимической коррозии   в   подземных   условиях   оказывает   существенное   влияние   также развитие биологических процессов в почве. 3.     Атмосферная   коррозия  ­   коррозия   металлов   в   условиях атмосферы,   а   также   любого   влажного   газа;   наблюдается   под конденсационными видимыми слоями влаги на поверхности металла (мокрая атмосферная коррозия) или под тончайшими невидимыми адсорбционными   Особенностью слоями   влаги   (влажная   атмосферная   коррозия). атмосферной   коррозии   является   сильная   зависимость   ее   скорости   и механизма   от   толщины   слоя   влаги   на   поверхности   металла   или   степени увлажнения образовавшихся продуктов коррозии. 4.    Коррозия   в   условиях   механического   воздействия.  Этому   типу разрушения   подвергаются   многочисленные   инженерные   сооружения, работающие как в жидких электролитах, так и в атмосферных и подземных условиях. Наиболее типичными видами подобного разрушения являются: 15 Коррозионное     растрескивание;   при   этом   характерно   образование трещин, которые могут распространяться не только межкристально, но также и   транскристально.   Примером   подобного   разрушения   является   щелочная хрупкость котлов, сезонное растрескивание латуней, а также растрескивание некоторых конструкционных высокопрочных сплавов. Коррозионная     усталость,   вызываемая   воздействием   коррозионной среды и знакопеременных или пульсирующих механических напряжений. Этот вид   разрушения   также   характеризуется   образованием   меж­   и транскристаллитных   трещин.   Разрушения   металлов   от   коррозионной усталости встречаются при эксплуатации различных инженерных конструкций (валов   гребных   винтов,   рессор   автомобилей,   канатов,   штанг   глубинных насосов, охлаждаемых валков прокатных станов и др.). Коррозионная кавитация, являющаяся обычно следствием энергичного механического   воздействия   коррозионной   среды   на   поверхность   металла. Подобное коррозионно­механическое воздействие может приводить к весьма сильным местным разрушениям металлических конструкций (например, для гребных   винтов   морских   судов).   Механизм   разрушения   от   коррозионной кавитации близок к разрушению от поверхностной коррозионной усталости. Коррозионная   эрозия,   вызываемая   механическим   истирающим воздействием  другого твердого тела при наличии коррозионной среды или непосредственным  истирающим   действием  самой  коррозионной  среды.  Это явление иногда называют также  коррозионным истиранием  или  фреттинг­ коррозией[6]                       1.3  Способы защиты от коррозии. Проблема защиты металлов от коррозии возникла почти в самом начале их   использования.   Люди   пытались   защитить   металлы   от   атмосферного воздействия   с   помощью   жира,   масел,   а   позднее   и   покрытием   другими 16 металлами   и   прежде   всего   легкоплавким   оловом   (лужением).   В   трудах древнегреческого историка Геродота (V в. до н.э.) уже имеется упоминание о применении олова для защиты железа от коррозии[6]. Задачей   химиков   было   и   остается   выяснение   сущности   явлений коррозии, разработка мер, препятствующих или замедляющих ее протекание. Коррозия   металлов   осуществляется   в   соответствии   с  законами   природы   и потому ее нельзя полностью устранить, а можно лишь замедлить. Имеется способ   уменьшения   коррозии   металлов,   который   строго   нельзя   отнести   к защите,   –   это   легирование   металлов,   т.е.   получение   сплавов.   Одним   из наиболее распространенных способов защиты металлов от коррозии является нанесение на их поверхность защитных пленок: лака, краски, эмали, других металлов. Лакокрасочные покрытия наиболее доступны для широкого круга людей.   Лаки   и   краски   обладают   низкой   газо­   и   паропроницаемостью, водоотталкивающими   свойствами   и   поэтому   препятствуют   доступу   к поверхности   металла   воды,   кислорода   и   содержащихся   в   атмосфере агрессивных   компонентов.   Покрытие   поверхности   металла   лакокрасочным слоем не исключает коррозию, а служит для нее лишь преградой, а значит, лишь тормозит коррозию. Поэтому, важное значение имеет качество покрытия –   толщина   слоя,   сплошность   (пористость),   равномерность,   проницаемость, способность   набухать   в   воде,   прочность   сцепления   (адгезия).   Качество покрытия   зависит   от   тщательности   подготовки   поверхности   и   способа нанесения   защитного   слоя.   Окалина   и   ржавчина   должны   быть   удалены   с поверхности   покрываемого   металла.   В   противном   случае   они   будут препятствовать хорошей адгезии покрытия с поверхностью металла. Низкое качество покрытия нередко связано с повышенной пористостью. Часто она возникает в процессе формирования защитного слоя в результате испарения растворителя и удаления продуктов отверждения и деструкции (при старении пленки).  Поэтому   обычно   рекомендуют   наносить   не  один   толстый   слой,  а 17 несколько тонких слоев покрытия. Во многих случаях увеличение толщины покрытия   приводит   к   ослаблению   адгезии   защитного   слоя   с   металлом. Большой   вред   наносят   воздушные   полости,   пузыри.   Они   образуются   при низком качестве выполнения операции нанесения покрытия. Для снижения смачиваемости водой лакокрасочные покрытия иногда, в свою   очередь,  защищают   восковыми   составами   или   кремнийорганическими соединениями.   Лаки   и   краски   наиболее   эффективны   для   защиты   от атмосферной коррозии. В большинстве случаев они непригодны для защиты подземных   сооружений   и   конструкций,   так   как   трудно   предупредить механические повреждения защитных слоев при контакте с грунтом. Опыт показывает,   что   срок   службы   лакокрасочных   покрытий   в   этих   условиях невелик. Намного практичнее оказалось применять толстослойные покрытия из каменноугольной смолы (битума). Один из эффективных способов борьбы с коррозией металла в любых  агрессивных средах (морской воде, солевых растворах) – применение  ингибиторов.                         1.4    Ингибиторы коррозии. Ингибиторы – это вещества, способные в малых количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их. Название ингибитор происходит   от   лат.   inhibere,   что   означает   сдерживать,   останавливать. Ингибиторы взаимодействуют с промежуточными продуктами реакции или с активными центрами, на которых протекают химические превращения. Они весьма   специфичны   для   каждой   группы   химических   реакций.   Коррозия металлов – это лишь один из типов химических реакций, которые поддаются действию ингибиторов. По современным представлениям защитное действие ингибиторов   связано   с   их   адсорбцией   на   поверхности   металлов   и торможением анодных и катодных процессов [3]. 18 Первые ингибиторы были найдены случайно, опытным путем, и часто становились клановым секретом. Известно, что дамасские мастера для снятия окалины и ржавчины пользовались растворами серной кислоты с добавками пивных   дрожжей,   муки,   крахмала.   Эти   примеси   были   одними   из   первых ингибиторов. Они не позволяли кислоте действовать на оружейный металл, в результате чего растворялись лишь окалина и ржавчина. Часто   под   лакокрасочный   слой   наносят   слой   грунтовки.   Пигменты, входящие в ее состав, также должны обладать ингибиторными свойствами. Проходя   через   слой   грунтовки,   вода   растворяет   некоторое   количество пигмента   и   становится   менее   коррозионно­активной.   Среди   пигментов, рекомендуемых   для   грунтов,   наиболее   эффективным   признан   свинцовый сурик Рb3O4. Вместо   грунтовки   иногда   проводят   фосфатирование   поверхности металла. Для этого на чистую поверхность кистью или напылителем наносят растворы ортофосфатов железа (III), марганца (II) или цинка (II), содержащих и   саму   ортофосфорную   кислоту   H3PO4.   В   нашей   стране   для   этой   цели применяют 3%­ный раствор смеси кислых солей Fe(H2PO4)3  и Мn(H2PO4)2  с добавками KNO3 или Cu(NO3)2 в качестве ускорителей. В заводских условиях фосфатирование   ведут   при   97...99°C   в   течение   30...90 мин.   В   образование фосфатного   покрытия   вносят   вклад   металл,   растворяющийся   в фосфатирующейся смеси, и оставшиеся на его поверхности оксиды[6]. По   данным   1980 г.,   число   известных   науке   ингибиторов   коррозии превысило  5 тыс.  Считают,  что  1 т  ингибитора  дает  в  народном  хозяйстве экономию около 25000 тенге[3]. Как   ни   удивительно,   стебли,   плоды   и   листья   некоторых   растений содержат органические соединения, которые способны предохранять металл от коррозии [4]. 19 2. Исследование причин и механизма протекания коррозии 2.1.   Анализ социологического опроса водителей г. Житикары. Были заданы следующие вопросы: Можно ли обходиться зимой на дорогах города  Житикары без средств,  помогающих  улучшить сцепление колёс автомобилей с дорогой, а также  обезопасить пешеходов? Как  Вы относитесь к тому, что в этом году в отдельных микрорайонах обработка дорожных покрытий происходила с помощью  – хлорида натрия? Ответы   водителей   понятны.   Ведь   участки     автодорог,   обработанные реагентами,   становятся   более   безопасными,   но   из­за   посыпания   дорог 20 реагентами   увеличивается   скорость   развития   коррозии   кузова   у   машин. Средства, помогающие улучшить сцепление колёс автомобилей с дорогой, а также обезопасить пешеходов: песок, щебень и гранитная крошка. Тротуары, дворы, сложные участки магистралей, обработанные ими, становятся более безопасными. Но песок и крошка разрушают дороги, засоряют ливневые стоки,   трубы.   Обеспечить   чистоту   проезжей   части   невозможно   без химических   средств.   В   мире   около   95%   всех   применяемых   препаратов   – твёрдые соли (хлориды натрия и кальция) и их растворы[2].  Они препятствуют образованию   наледи   и   наката,   что   облегчает   дальнейшую   механическую уборку снега с дороги.            2.2. Постановка эксперимента «Изучение течения коррозии». 2.2.1. Коррозия железа в различных электролитах,  влияние контакта с другими металлами С   целью   выяснения   условий,   способствующих   и   препятствующих коррозии, проведём следующие опыты: Фото 1. Коррозия железа в различных электролитах, влияние контакта с другими металлами 21 Опыт   №   1:  Fe  +  H2O  (поместила   железный   гвоздь   в   пробирку   с водой) Опыт № 2: Fe + NaCl (p­p) (поместила железный гвоздь в пробирку с раствором поваренной соли) Опыт   №   3:  Fe  +  Cu+  NaCl  (p­p)   (к   одному   из   гвоздей   заранее прикрутила   медную   проволоку   и   поместила   в   раствор   поваренной соли)  Опыт  №  4:  Fe  +  Zn  +  NaCl  (p­p) (поместила  железный  гвоздь  в контакте   с   цинковыми   пластинками   в   пробирку   с   раствором поваренной соли) Опыт № 5: Fe + NaOH(p­p) + NaCl(p­p) (помещаем железный гвоздь в пробирку с раствором гидроксида натрия) О   том,   как   протекала   коррозия,   будем   судить   по   характеру осадившегося в воде продукта коррозии. Спустя неделю видим следующую картину. Фото 2. Результаты опытов:  «Коррозия железа в различных электролитах, влияние контакта с другими металлами» Фото 3. Результаты опыта №1:  «Fe + H2O» 22 В случае 1(фото 3) железо находилось в воде. При контакте железа с водой     ржавчины   получилось   не   так   много.  Вывод:  Железо   слабо прокорродировало, в чистой воде коррозия идет медленнее, т.к. вода слабый электролит.  Фото 4. Результаты опыта №2:  «Fe + NaCl (p­p)» В случае 2(фото 4) железо находилось с водным раствором  хлорида натрия   ­ ржавчины образовалось гораздо больше.  Вывод: Мы наблюдаем химическую коррозию. Но скорость коррозии гораздо выше, чем в первом опыте, следовательно, NaCl увеличивает скорость коррозии. Фото 5. Результаты опыта №3:  «Fe + Cu+ NaCl (p­p)» 23