Файл: Тема 5 Коррозия металлов и сплавов Коррозия процесс разрушения металла под воздействием внешней среды.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 30.11.2023
Просмотров: 46
Скачиваний: 2
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
осаждают с помощью реагента, образующего с анализируемым соединением малорастворимое соединение с низким значением ПР. Затем после фильтрования осадок высушивают, прокаливают и взвешивают. По массе вещества находят массу определяемого компонента и проводят расчет его массовой доли в анализируемой навеске.
Имеются разновидности гравиметрического метода. В методе отгонки анализируемый компонент выделяют в виде газа, который взаимодействует с реактивом. По изменению массы реактива судят о содержании карбонатов в навеске. Например, содержание карбонатов в породе можно определить путем воздействия на анализируемый образец кислотой, в результате которого выделяется СО:
СО32-+2Н+«Н2СО3«Н2О+СО2
Количество выделившегося СО2 можно определить по изменению массы вещества, например СаО, с которым реагирует СО2.
Одним из основных недостатков гравиметрического метода является его трудоемкость и относительно большая продолжительность. Менее трудоемким является электрогравиметрический метод, при котором определяемый металл, например медь, осаждают на катоде (платиновой сетке)
40.Инструментальные методы анализа. Электрохимические методы.
Физико-химические или инструментальные методы анализа основаны на измерении с помощью приборов (инструментов) физических параметров анализируемой системы, которые возникают или изменяются в ходе выполнения аналитической реакции.
Бурное развитие физико-химических методов анализа было вызвано тем, что классические методы химического анализа (гравиметрия, титриметрия) уже не могли удовлетворять многочисленные запросы химической, фармацевтической, металлургической, полупроводниковой, атомной и других отраслей промышленности, требовавших повышения чувствительности методов до 10-8 – 10-9 %, их селективности и экспрессности, что позволило бы управлять технологическими процессами по данным химического анализа, а также выполнять их в автоматическом режиме и дистанционно.
К важным физико-химическим методам анализа принадлежат электрохимические методы, использующие измерение электрических свойств веществ (потенциометрия, кондуктометрия, кулонометрия, вольтамперометрия). Успешно развиваются методы, основанные на измерении тепло-вых эффектов реакций или физических процессов (термогравимет-рия, термический и дифференциальный термический анализ, термо-метрическое титрование, энтальпиметрия, дилатометрия, ката-рометрия).
Тема8.Металлы и неметаллические материалы, применяемые в промышленности
41.Физические и химические свойства металлов. Получение металлов.
Физические свойства металлов
Всем металлам присущи металлический блеск (однако In и Ag отражают свет лучше других металлов), твердость (самый твердый металл – Cr, самые мягкие металлы – щелочные), пластичность (в ряду Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe наблюдается уменьшение пластичности), ковкость, плотность (самый легкий металл – Li, самый тяжелый – Os), тепло – и электропроводность, которые уменьшаются в ряду Ag, Cu, Au, Al, W, Fe.
В зависимости от температуры кипения все металлы подразделяют на тугоплавкие и легкоплавкие. Примером тугоплавких металлов может быть – Au, Cu, Ni, W, легкоплавких – Hg, K, Al, Zn.
Среди металлов присутствуют s-, p-, d- и f-элементы. Так, s- элементы – это металлы I и II групп Периодической системы (ns1, ns2), р- элементы – металлы, расположенные в группах III – VI (ns2np1-4). Металлы d-элементы имеют большее число валентных электронов по сравнению с металлами s- и p-элементами. Общая электронная конфигурация валентных электронов металлов d-элементов – (n-1)d1-10ns2. Начиная с 6 периода появляются металлы f-элементы, которые объединены в семейства по 14 элементов (за счет сходных химических свойств) и носят особые названия лантаноидов и актиноидов. Общая электронная конфигурация валентных электронов металлов f-элементов – (n-2)f1-14(n-1)d0-1ns2.
Химические свойства металлов
Металлы способны реагировать с простыми веществами, такими как кислород (реакция горения), галогены, азот, сера, водород, фосфором и углеродом:
2Al + 3/2 O2 = Al2O3 (оксид алюминия)
3Ca + 2P = Ca3P2 (фосфид кальция)
Металлы взаимодействуют друг с другом, образуя интерметаллические соединения:
3Cu + Au = Cu3Au
Щелочные и некоторые щелочноземельные металлы (Ca, Sr, Ba) взаимодействуют с водой с образованием гидроксидов:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
В ОВР металлы являются восстановителями – отдают валентные электроны и превращаются в катионы. Восстановительная способность металла — его положение в электрохимическом ряду напряжений металлов. Так, чем левее в ряду напряжений стоит металл, тем более сильные восстановительные свойства он проявляет.
Металлы, стоящие в ряду активности до водорода способны реагировать с кислотами:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + 2H2↑
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
Получение металлов
Щелочные, щелочноземельные металлы и алюминий получают электролизом расплавов солей или оксидов этих элементов:
2NaCl = 2Na + Cl2↑
CaCl2 = Ca + Cl2↑
Тяжелые металлы получают восстановлением из руд при высоких температурах и в присутствии катализатора (пирометаллургия) (1) или восстановлением из солей в растворе (гидрометаллургия) (2):
Cu2O + C = 2Cu + CO (1)
CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4 (2)
Некоторые металлы получают термическим разложением их неустойчивых соединений:
Ni(CO)4 = Ni + 4CO
42.Способы получения металлов .Применение металлов и их соединений.
Получение металлов
Щелочные, щелочноземельные металлы и алюминий получают электролизом расплавов солей или оксидов этих элементов:
2NaCl = 2Na + Cl2↑
Тяжелые металлы получают восстановлением из руд при высоких температурах и в присутствии катализатора (пирометаллургия) (1) или восстановлением из солей в растворе (гидрометаллургия) (2):
CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4 (2)
Некоторые металлы получают термическим разложением их неустойчивых соединений:
Ni(CO)4 = Ni + 4CO
Области применения металлов:
1. Ядерная энергетика (U).
2. Производство осветительных приборов (W, Mo).
3. Медицина (протезы) (Ti, Ni, Au).
4. Легирующие добавки для стали (W, Mo, Ni, Cr, V).
5. Ювелирные изделия (Au, Ag, Cu).
6. Защита от коррозии (Ni, Cr).
7. Автомобильный, авиационный, железнодорожный транспорт (Fe, Al, Ti).
8. Строительство (конструкционные материалы) (Fe).
9. Катализаторы (Pt, Fe, Ni и др.) .
10. Электротехническая промышленность (Cu, Al).
43.Полимерные материалы и их физико –химические свойства.
Полимерные материалы (пластмассы) - это материалы на основе полимеров (высокомолекулярных соединений), в состав которых может входить значительное число компонентов как органического, так и минерального происхождения, обеспечивающих реализацию в материале широкого спектра разнообразных свойств.
физические характеристики полимеров:
1. Механическая прочность. Возрастает при увеличении молекулярной массы и при переходе от линейных до сетчатых структур. Она повышается путем добавки наполнителей (сажа, металлический порошок, мел, армированные волокна и т.д.).
2. Электроизоляционность. Большинство полимеров - диэлектрики с проводимостью з <10 1/ом см. При повышении температуры проводимость увеличивается.
3. Химически стойкие. Например тефлон C2F4 превышает в этом отношении даже благородные металлы.
4. Эластичность
Химические свойства
1. Полимерам свойственны реакции структурирования и деструкции.
Структурирование полимеров - "сшивание" молекул, т.е. образование поперечных химических связей между макромолекулами. Например, вулканизация каучука добавлением серы при нагревании.
Деструкция (от лат. destructio - разрушение) - общее название процессов, протекающих с разрывом химических связей в макромолекулах и приводящих к уменьшению степени полимеризации или молекулярной массы полимера, следовательно, к изменению свойств полимера. Деструкцию принято классифицировать по внешним, вызывающим её, факторам.
Деструкция - один из видов старения полимеров. Старение полимеров - процесс, при котором под влиянием различных факторов изменяется состав и структура полимерных молекул во времени. В результате старения обычно ухудшаются механические, электрические и оптические свойства полимеров.
2. Полимеры плохо растворяются в растворах (линейные - плохо, а пространственно сшитые - совсем не растворяются). Они только набухают, т.е. поглощают значительное количество растворителя, увеличиваясь в массе
44.Методы получения полимеров.
Полимеризация — это процесс соединения друг с другом большого числа молекул мономера за счет кратных связей (С = С, С = О и др.) или раскрытия циклов, содержащих гетероатомы (О, N, S). При полимеризации обычно не происходит образования низкомолекулярных побочных продуктов, вследствие чего полимер и мономер имеют один и тот же элементный состав.
Поликонденсация это процесс соединения друг с другом молекул одного или нескольких мономеров, содержащих две и да более функциональные группы (ОН, СО, СОС, NHS и др.) способные к химическому взаимодействию, при котором происходит отщепление низкомолекулярных продуктов. Полимеры, получаемые поликонденсационным способом, по элементному составу не соответствуют исходным мономерам.
45.Природные и синтетические высокомолекулярные соединения.
Высокомолекулярные соединения, полимеры (ВМС) — вещества, обладающие большим молекулярным весом (от нескольких тысяч до нескольких миллионов). К природным высокомолекулярным соединениям (биополимерам) относятся белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и т. д. К синтетическим — различные пластмассы, синтетические каучуки и волокна.
46.Физико-химические свойства полимеров. Применение полимеров.
Применение. Благодаря ценным свойствам, полимеры применяются в машиностроении, текстильной промышленности, сельском хозяйстве, медицине, автомобиле - и судостроении, авиастроении и в быту (текстильные и кожевенные изделия, посуда, клей и лаки, украшения и другие предметы). На основании высокомолекулярных соединений изготовляют резины, волокна, пластмассы, плёнки и лакокрасочные покрытия.
Тема 9.Заключение.
47.Охрана водного и воздушного бассейна.
Охрана воздушного бассейна включает мероприятия, обеспечивающие сокращение массы вредных для человека и окружающей природной среды веществ, выбрасываемых от стационарных источников предприятий с отходящими газами и вентиляционным воздухом. Это сокращение достигается в результате совершенствования технологии и оснащения источников вредных выбросов в атмосферу установками для их улавливания и обезвреживания. .
Под охраной водного бассейна (природных вод) понимается соблюдение установленного порядка пользования водами, т.е. обеспечение рационального управляемого использования, сохранения и восполнения их ресурсов при восстановлении или улучшении их качества в интересах существующих и будущих поколений.
48.Методы очистки сточных вод
Для очистки бытовых и производственных сточных вод используют следующие методы: - механические; - химические; - физико-химические; - биологические. Метод очистки и состав очистных сооружений выбирают в зависимости от требуемой степени очи-стки, состава загрязнений, пропускной способности очистной станции, грунтовых условий и мощности водного объекта с соответствующим технико-экономическим обоснованием.
Технология очистки нефтесодержащих сточных вод
Для очистки сточных вод предлагаются следующие основные методы: механическая очистка на решётке и песколовке, отстаивание, удаление плавающих нефтепродуктов с применением скимеров; обработка воды коагулянтом и флокулянтом; очистка способом напорной флотации; механическая фильтрация; адсорбция; обработка осадка флокулянтом и механическое обезвоживание.10>
Имеются разновидности гравиметрического метода. В методе отгонки анализируемый компонент выделяют в виде газа, который взаимодействует с реактивом. По изменению массы реактива судят о содержании карбонатов в навеске. Например, содержание карбонатов в породе можно определить путем воздействия на анализируемый образец кислотой, в результате которого выделяется СО:
СО32-+2Н+«Н2СО3«Н2О+СО2
Количество выделившегося СО2 можно определить по изменению массы вещества, например СаО, с которым реагирует СО2.
Одним из основных недостатков гравиметрического метода является его трудоемкость и относительно большая продолжительность. Менее трудоемким является электрогравиметрический метод, при котором определяемый металл, например медь, осаждают на катоде (платиновой сетке)
40.Инструментальные методы анализа. Электрохимические методы.
Физико-химические или инструментальные методы анализа основаны на измерении с помощью приборов (инструментов) физических параметров анализируемой системы, которые возникают или изменяются в ходе выполнения аналитической реакции.
Бурное развитие физико-химических методов анализа было вызвано тем, что классические методы химического анализа (гравиметрия, титриметрия) уже не могли удовлетворять многочисленные запросы химической, фармацевтической, металлургической, полупроводниковой, атомной и других отраслей промышленности, требовавших повышения чувствительности методов до 10-8 – 10-9 %, их селективности и экспрессности, что позволило бы управлять технологическими процессами по данным химического анализа, а также выполнять их в автоматическом режиме и дистанционно.
К важным физико-химическим методам анализа принадлежат электрохимические методы, использующие измерение электрических свойств веществ (потенциометрия, кондуктометрия, кулонометрия, вольтамперометрия). Успешно развиваются методы, основанные на измерении тепло-вых эффектов реакций или физических процессов (термогравимет-рия, термический и дифференциальный термический анализ, термо-метрическое титрование, энтальпиметрия, дилатометрия, ката-рометрия).
Тема8.Металлы и неметаллические материалы, применяемые в промышленности
41.Физические и химические свойства металлов. Получение металлов.
Физические свойства металлов
Всем металлам присущи металлический блеск (однако In и Ag отражают свет лучше других металлов), твердость (самый твердый металл – Cr, самые мягкие металлы – щелочные), пластичность (в ряду Au, Ag, Cu, Sn, Pb, Zn, Fe наблюдается уменьшение пластичности), ковкость, плотность (самый легкий металл – Li, самый тяжелый – Os), тепло – и электропроводность, которые уменьшаются в ряду Ag, Cu, Au, Al, W, Fe.
В зависимости от температуры кипения все металлы подразделяют на тугоплавкие и легкоплавкие. Примером тугоплавких металлов может быть – Au, Cu, Ni, W, легкоплавких – Hg, K, Al, Zn.
Среди металлов присутствуют s-, p-, d- и f-элементы. Так, s- элементы – это металлы I и II групп Периодической системы (ns1, ns2), р- элементы – металлы, расположенные в группах III – VI (ns2np1-4). Металлы d-элементы имеют большее число валентных электронов по сравнению с металлами s- и p-элементами. Общая электронная конфигурация валентных электронов металлов d-элементов – (n-1)d1-10ns2. Начиная с 6 периода появляются металлы f-элементы, которые объединены в семейства по 14 элементов (за счет сходных химических свойств) и носят особые названия лантаноидов и актиноидов. Общая электронная конфигурация валентных электронов металлов f-элементов – (n-2)f1-14(n-1)d0-1ns2.
Химические свойства металлов
Металлы способны реагировать с простыми веществами, такими как кислород (реакция горения), галогены, азот, сера, водород, фосфором и углеродом:
2Al + 3/2 O2 = Al2O3 (оксид алюминия)
3Ca + 2P = Ca3P2 (фосфид кальция)
Металлы взаимодействуют друг с другом, образуя интерметаллические соединения:
3Cu + Au = Cu3Au
Щелочные и некоторые щелочноземельные металлы (Ca, Sr, Ba) взаимодействуют с водой с образованием гидроксидов:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
В ОВР металлы являются восстановителями – отдают валентные электроны и превращаются в катионы. Восстановительная способность металла — его положение в электрохимическом ряду напряжений металлов. Так, чем левее в ряду напряжений стоит металл, тем более сильные восстановительные свойства он проявляет.
Металлы, стоящие в ряду активности до водорода способны реагировать с кислотами:
Zn + 2HCl = ZnCl2 + 2H2↑
Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2↑
Получение металлов
Щелочные, щелочноземельные металлы и алюминий получают электролизом расплавов солей или оксидов этих элементов:
2NaCl = 2Na + Cl2↑
CaCl2 = Ca + Cl2↑
Тяжелые металлы получают восстановлением из руд при высоких температурах и в присутствии катализатора (пирометаллургия) (1) или восстановлением из солей в растворе (гидрометаллургия) (2):
Cu2O + C = 2Cu + CO (1)
CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4 (2)
Некоторые металлы получают термическим разложением их неустойчивых соединений:
Ni(CO)4 = Ni + 4CO
42.Способы получения металлов .Применение металлов и их соединений.
Получение металлов
Щелочные, щелочноземельные металлы и алюминий получают электролизом расплавов солей или оксидов этих элементов:
2NaCl = 2Na + Cl2↑
Тяжелые металлы получают восстановлением из руд при высоких температурах и в присутствии катализатора (пирометаллургия) (1) или восстановлением из солей в растворе (гидрометаллургия) (2):
CuSO4 + Fe = Cu + FeSO4 (2)
Некоторые металлы получают термическим разложением их неустойчивых соединений:
Ni(CO)4 = Ni + 4CO
Области применения металлов:
1. Ядерная энергетика (U).
2. Производство осветительных приборов (W, Mo).
3. Медицина (протезы) (Ti, Ni, Au).
4. Легирующие добавки для стали (W, Mo, Ni, Cr, V).
5. Ювелирные изделия (Au, Ag, Cu).
6. Защита от коррозии (Ni, Cr).
7. Автомобильный, авиационный, железнодорожный транспорт (Fe, Al, Ti).
8. Строительство (конструкционные материалы) (Fe).
9. Катализаторы (Pt, Fe, Ni и др.) .
10. Электротехническая промышленность (Cu, Al).
43.Полимерные материалы и их физико –химические свойства.
Полимерные материалы (пластмассы) - это материалы на основе полимеров (высокомолекулярных соединений), в состав которых может входить значительное число компонентов как органического, так и минерального происхождения, обеспечивающих реализацию в материале широкого спектра разнообразных свойств.
физические характеристики полимеров:
1. Механическая прочность. Возрастает при увеличении молекулярной массы и при переходе от линейных до сетчатых структур. Она повышается путем добавки наполнителей (сажа, металлический порошок, мел, армированные волокна и т.д.).
2. Электроизоляционность. Большинство полимеров - диэлектрики с проводимостью з <10 1/ом см. При повышении температуры проводимость увеличивается.
3. Химически стойкие. Например тефлон C2F4 превышает в этом отношении даже благородные металлы.
4. Эластичность
Химические свойства
1. Полимерам свойственны реакции структурирования и деструкции.
Структурирование полимеров - "сшивание" молекул, т.е. образование поперечных химических связей между макромолекулами. Например, вулканизация каучука добавлением серы при нагревании.
Деструкция (от лат. destructio - разрушение) - общее название процессов, протекающих с разрывом химических связей в макромолекулах и приводящих к уменьшению степени полимеризации или молекулярной массы полимера, следовательно, к изменению свойств полимера. Деструкцию принято классифицировать по внешним, вызывающим её, факторам.
Деструкция - один из видов старения полимеров. Старение полимеров - процесс, при котором под влиянием различных факторов изменяется состав и структура полимерных молекул во времени. В результате старения обычно ухудшаются механические, электрические и оптические свойства полимеров.
2. Полимеры плохо растворяются в растворах (линейные - плохо, а пространственно сшитые - совсем не растворяются). Они только набухают, т.е. поглощают значительное количество растворителя, увеличиваясь в массе
44.Методы получения полимеров.
Полимеризация — это процесс соединения друг с другом большого числа молекул мономера за счет кратных связей (С = С, С = О и др.) или раскрытия циклов, содержащих гетероатомы (О, N, S). При полимеризации обычно не происходит образования низкомолекулярных побочных продуктов, вследствие чего полимер и мономер имеют один и тот же элементный состав.
Поликонденсация это процесс соединения друг с другом молекул одного или нескольких мономеров, содержащих две и да более функциональные группы (ОН, СО, СОС, NHS и др.) способные к химическому взаимодействию, при котором происходит отщепление низкомолекулярных продуктов. Полимеры, получаемые поликонденсационным способом, по элементному составу не соответствуют исходным мономерам.
45.Природные и синтетические высокомолекулярные соединения.
Высокомолекулярные соединения, полимеры (ВМС) — вещества, обладающие большим молекулярным весом (от нескольких тысяч до нескольких миллионов). К природным высокомолекулярным соединениям (биополимерам) относятся белки, нуклеиновые кислоты, полисахариды и т. д. К синтетическим — различные пластмассы, синтетические каучуки и волокна.
46.Физико-химические свойства полимеров. Применение полимеров.
Применение. Благодаря ценным свойствам, полимеры применяются в машиностроении, текстильной промышленности, сельском хозяйстве, медицине, автомобиле - и судостроении, авиастроении и в быту (текстильные и кожевенные изделия, посуда, клей и лаки, украшения и другие предметы). На основании высокомолекулярных соединений изготовляют резины, волокна, пластмассы, плёнки и лакокрасочные покрытия.
Тема 9.Заключение.
47.Охрана водного и воздушного бассейна.
Охрана воздушного бассейна включает мероприятия, обеспечивающие сокращение массы вредных для человека и окружающей природной среды веществ, выбрасываемых от стационарных источников предприятий с отходящими газами и вентиляционным воздухом. Это сокращение достигается в результате совершенствования технологии и оснащения источников вредных выбросов в атмосферу установками для их улавливания и обезвреживания. .
Под охраной водного бассейна (природных вод) понимается соблюдение установленного порядка пользования водами, т.е. обеспечение рационального управляемого использования, сохранения и восполнения их ресурсов при восстановлении или улучшении их качества в интересах существующих и будущих поколений.
48.Методы очистки сточных вод
Для очистки бытовых и производственных сточных вод используют следующие методы: - механические; - химические; - физико-химические; - биологические. Метод очистки и состав очистных сооружений выбирают в зависимости от требуемой степени очи-стки, состава загрязнений, пропускной способности очистной станции, грунтовых условий и мощности водного объекта с соответствующим технико-экономическим обоснованием.
Технология очистки нефтесодержащих сточных вод
Для очистки сточных вод предлагаются следующие основные методы: механическая очистка на решётке и песколовке, отстаивание, удаление плавающих нефтепродуктов с применением скимеров; обработка воды коагулянтом и флокулянтом; очистка способом напорной флотации; механическая фильтрация; адсорбция; обработка осадка флокулянтом и механическое обезвоживание.10>