Технологическая карта открытого урока.
Преподаватель: Рябова Ольга Сергеевна
Тема: Коррозия металлов
Тип: изучение нового материала
Цели:
1) образовательные – обеспечить получение информации учащимися о сущности химической и электрохимической коррозии металлов; закрепить представления об окислительно-восстановительных реакциях; научить использовать приобретённые знания для объяснения явлений окружающей среды; научить грамотному использованию металлических изделий; проверить знания о строении металлов и их химических свойствах.
2)развивающие - развить умения проведения химического эксперимента с соблюдением правил Техники безопасности; развить умение проектирования химического эксперимента с учётом его наглядности и доказательства характера образующихся продуктов реакции; развить учебные - информационные умения учащихся(сбор информации по теме из различных источников)
3)воспитательные - воспитание чувства собственного достоинства; логического и образного мышления.
Межпредметные связи: физика, биология, история.
Наглядные пособия: презентация «Коррозия металлов», справочный материал «Ряд напряжений металлов», контрольный тест, оборудование по химическому эксперименту (колбы стеклянные, пробирки, штатив, раствор хлорида натрия, железный гвоздь, медная проволока, цинк, раствор серной кислоты, уротропин).
Методы обучения: элементы проблемно-модульного обучения; опережающее задание группам учащихся; химический эксперимент; решение задач.
Оформление аудитории: таблица «Электрохимический ряд напряжений металлов», лабораторное оборудование, презентация по теме.
 

Доклад 1.
Нанесение на поверхность металлов защитных пленок: лака, краски, эмали, других металлов. 
Покрытия, применяемые для защиты металлов, подразделяются на металлические, неметаллические и образованные в результате химической или электрохимической обработки поверхности металла.
Защита неметаллическими плёнками. 
Неметаллические плёнки получают оксидированием (окисные плёнки ) и фосфатированием ( фосфатные плёнки ).
При оксидировании окисные плёнки получают кипячением деталей в водном растворе сильного окислителя, например в растворе едкого натра. В результате оксидирования детали приобретают красивый внешний вид 
( синий или чёрный цвет).
Сущность процесса фосфатирования заключается в обработке деталей в ваннах, содержащих различные, довольно сложные по составу смеси фосфорной кислоты и её солей, главным образом железных и марганцевых, в результате которой на поверхности металла образуется плёнка нерастворимых в воде фосфатов марганца и железа.
Защита металлическими покрытиями.
В качестве металлов для покрытия обычно применяют металлы, образующие на своей поверхности защитные плёнки. К таким металлам относится хром, никель, цинк, кадмий, алюминий, олово и др. Также сплавы: латунь и бронзу.
Листовое железо, покрытое цинком, называют оцинкованным железом, а покрытое оловом – белой жестью. Первое в больших количествах идет на кровли домов, а из второго изготавливают консервные банки. И то и другое получают главным образом протягиванием листа железа через расплав соответствующего металла.
При нарушении покрывающего слоя (трещины, царапины) коррозия изделия протекает даже более интенсивно, чем без покрытия. Это объясняется «работой» гальванического элемента железо – цинк и железо – олово.

Доклад 2.
Применение сплавов.
Легирование металлов, т.е. получение сплавов. Например, в настоящее время создано большое число нержавеющих сталей путем присадок к железу никеля, хрома, кобальта и др. Такие стали, действительно, не покрываются ржавчиной.
 При содержании выше 12,5 % хрома сталь не поддаётся коррозии.
Нержавеющие стали устойчивы против коррозии в атмосфере, влаге и в растворах кислот.
Наибольшей коррозионной стойкостью сталь 12Х13 обладает после закалки в масле с температуры 1000-1100 0С и отпуска при температуре 700-7500С с последующей полировкой. Эта сталь применяется для деталей с повышенной пластичностью (клапаны гидравлических прессов, предметы домашнего обихода). Более коррозионностойкая (в кислотных средах) сталь ферритного класса применяется для пищевого и химического оборудования.
Хромоникелевые стали имеют большую коррозионную стойкость, чем хромистые и их широко применяют в химической, нефтяной и пищевой промышленности, в автостроении, транспортном машиностроении, а также в строительстве. Для экономии дорогостоящего никеля его часто заменяют марганцем.


Доклад 3.

Введение ингибиторов (замедлителей коррозии) 
Применение ингибиторов – один из эффективных способов борьбы с коррозией металлов в различных агрессивных средах (в атмосферных, в морской воде, в охлаждающих жидкостях и солевых растворах, в окислительных условиях и т.д.). Ингибиторы – это вещества, способные в малых количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их. Название ингибитор происходит от лат. inhibere, что означает сдерживать, останавливать. 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.
Защиту ингибиторами осуществляют, вводя во внешнюю среду, соприкасающуюся с металлическими изделиями специальных веществ, замедляющих коррозию. Их добавляют в охлаждающие жидкости, травильные кислоты, защитную смазку, упаковочную бумагу и т. д. 
Например, одним из ингибиторов является хромпик (К2Сг2О7), вводимый в небольшом количестве (2-3 г на 1 л раствора) в жидкости для охлаждения наружной поверхности гильз цилиндров двигателей.
Для защиты металлов при их хранении и транспортировке обычно применяют летучие ингибиторы, например карбонат моноэтаноламина , для пропитки бумаги, в которую заворачивают детали. Испаряясь, эти ингибиторы насыщают собою пространство, окружающее детали, и таким образом создают защитную газовую среду.


Доклад 4.
Протекторный метод защиты от коррозии
Цинк электрохимически защищает железо от коррозии. На этом принципе основан протекторный метод защиты от коррозии металлических конструкций и аппаратов. Английское слово «претект» – означает защищать, предохранять
Метод протекторов осуществляется присоединением к защищаемому металлу большого листа, изготовленного из другого более активного металла – протектора. В качестве протектора при защите стальных изделий обычно применяют цинк или сплавы на основе магния.
Согласно взаимному расположению этих металлов в ряду напряжений, железо поляризуется катодно, а цинк - анодно. В результате этого на железе идёт процесс восстановления того окислителя, который присутствует в воде
(обычно растворённый кислород), а цинк окисляется.
Протекторный метод защиты применим в средах, хорошо проводящих электрический ток, например в морской воде.
В частности, протекторы широко применяются для защиты подводных частей морских судов.



Доклад 5.
 Влияние коррозии на организм человека и роль коррозии в жизни человеческого общества 

Коррозия металлов наносит большой экономический вред. Коррозия приводит к уменьшению надежности работы оборудования: аппаратов высокого давления, паровых котлов, металлических контейнеров для токсичных и радиоактивных веществ. Коррозия приводит к простоям производства из-за замены вышедшего из строя оборудования, к потерям сырья и продукции. Коррозия также приводит к загрязнению продукции, а значит, и к снижению ее качества. Один из американских миллионеров, не жалея денег, решил построить самую шикарную яхту. Ее днище было обшито дорогим металлом (сплав 70% никеля и 30% меди), а киль, форштевень и раму руля изготовили из стали. В морской воде в подводной части яхты образовался гальванический элемент с катодом из металла, а анодом из стали. Он настолько энергично работал, что яхта еще до завершения отделочных работ вышла из строя, ни разу не побывав в море. Иногда зубные коронки, изготовленные из различных металлов (золота и стали) и близко расположенные друг к другу, доставляют их носителям неприятнейшие болевые ощущения. Поскольку слюна является электролитом, эти коронки образуют гальванический элемент. Электрический ток протекает по десне и вызывает зубную боль.
Способность металлов пассивироваться широко используют для их защиты от коррозии. Например, известно, что хранение лезвий безопасных бритв в растворах солей хромовых кислот позволяет дольше сохранять их острыми. Так как под действием влажного воздуха железо, особенно на острие лезвия, окисляется и покрывается рыхлым слоем ржавчины.
Чтобы предотвратить глобальные катастрофы на судах, фабриках и заводах, нужно упорно изучать методы защиты от этой проблемы. И в то же время необходимо найти применение коррозии металлов. Одним из направлений может быть ее применение для разрушения конструкций в труднодоступных местах. Растворённая в воде его ржавчина составляет часть пищи растений и придаёт им зеленый цвет. Та же «ржавчина» снабжает железом нашу кровь и придаёт ей красный цвет.
Проведение эксперимента.
Эксперимент № 1 «Влияние различных электролитов на процесс коррозии» (проводится за 4-5 дня до урока).
В пробирку №1 - раствор хлорида натрия +ж.гвоздь
В пробирку №2 - раствор хлорида натрия +ж.гвоздь обвитый медной пров.
В пробирку №3- раствор хлорида натрия +ж.гвоздь +цинк
В пробирку №4- вода + ж.гвоздь
Результаты опытов 1 и 2. В обоих случаях железо находилось в одном и том же растворе, но в одном случае оно соприкасалось с медью, а в другом – нет. И там и здесь произошла коррозия, и появился бурый осадок ржавчины. Но в опыте 1 ржавчины получилось мало, а в опыте 2 – много. Такой результат объясняется возникновением гальванического элемента между железом и медью. Результаты опытов 1 и 3 в обоих случаях железо находилось в одном и том же растворе, но в одном случае оно соприкасалось с цинком, а в другом – нет. Наблюдается сильная коррозия, но в опыте 2 осадок бурого цвета – ржавчина, а в опыте 3 осадок белого цвета – это гидроксид цинка. Следовательно, в опыте 3 коррозировало не железо, а цинк. Таким образом, железо практически не коррозирует, если оно соприкасается с цинком. Сравним результаты опытов 1 и 4.Добавка к воде хлорида натрия усилила коррозию металла. 
Эксперимент № 2 «Влияние ингибиторов на процесс коррозии»
 В пробирку на 1/5 объема налили разбавленную серную кислоту, затем поместили в нее железные стружки. Довели до кипения. Наблюдали выделение пузырьков газа водорода.
Затем в эту же пробирку добавили ингибитор уротропин (1 измельченную таблетку). Уротропин можно заменить тиомочевиной или сухим горючим. Реакция с кислотой прекратилась.
Результаты опытов. Ингибиторы – это вещества, способные в малых количествах замедлять протекание химических процессов или останавливать их.
 

План урока: