Fizikaviy kimyo fanidan laboratoriya mashg`ulotlari uchun

13-Laboratoriya ishi: Korroziya va metallrni korroziyadan saqlash
Ishdan kuzatiladigan maqsad: 1. Oksid qavatlarining korroziyaga chidamliligini o‘rganish.

2. Elektrokimyoviy korroziya hamda metallarni korrozoyadan himoyalash usullari bilan tanishish.

Ish uchun kerak jihozlar: Po‘lat plastinka, jilvir qog‘oz (najdak), shtativ (qisqichlari bilan), gaz gorelkasi, 0,1 N CuSO₄ eritmasi
Metalarga havo, turli gazlar, suv, kislotalar, ishqorlar, tuz eritmalari tashqaridan ta’sir etishi natijasida ular emiriladi. Metallarga muhit kimyoviy yoki elektrokimyoviy ta’sir etishi natijasida metallarning emirilishi korroziya deb ataladi. Metallarning zanglashi korroziyaning eng ko`p tarqalgan xiliga misol bo`la oladi.

Korroziya ikki xil, ya’ni kimyoviy korroziya hamda elektrokimyoviy korroziya bo`ldi. Metallarga turli gazlar, suv bug`i (yuqori temperaturada), shuningdek, elektr toki o`tkazmaydigan suyuqliklar ta’ir etganda kimyoviy korroziya yuz beradi. Metallarga turli elektrolitlar ta’sir etishi natijasida elektrokimyoviy korroziya yuz beradi.

Metallar sirti havoda o`zgaradi, bunga sabab shuki, metallar sirti juda nafis oksid parda, ya’ni metal bilan havo kislorodi o`zaro ta’sir etishi natijasida hosil bo`lgan maxsulot bilan qoplanib qoladi. Odatda, temperatura oshirilganda bu protsess tezlashadi. Agar metall sirtida hosil bo`ladigan oksid parda, masalan, alyuminiy yoki rux sirtida paydo bo`ladigan oksid parda kabi juda zich bo`lsa, bunday parda metallni yana oksidlanishdan saqlaydi. Bu holda korroziya mahsulotlari shu metallni emirilishdan saqlaydi. Boshqa metallar jumladan temir sirtida juda g`ovak parda hosil bo`ladi, shu sababli havo kislorodi pardadan o`tib ketadi; bunday parda metallni keyingi emirilishdan saqlay olmaydi. Metallga (faqat kislorod emas) havoda bo`ladigan boshqa gazlar ta’sir etishi naijasida ham uning sirtida parda hosil bo`lishi mumkin.

Temir yoki temir qotishmalari ba’zi mineral kislotalar, masalan, konsentrlangan sulfat kislota yoki nitrat kislata bilan o‘zaro ta’sir etishi natijasida ham ularning sirtida oksid pardalar hosil bo`ladi. Ammo shu usulda hosil qilingan oksid parda, temir bilan havo kislorodi o`zaro ta’sir etishi natijasida hosil bo`lgan pardaning aksincha, metallni keyingi emirilishdan saqlaydi. Masalan, sirti yaxshi tozalangan temir plastinka konsentrlangan nitrat kislotaga botirib olinsa, metal sirtida zich parda hosil bo`ladi, bu parda metallni keyingi emirilishdan saqlaydi. Bu holda nitrat kislota temirni passivlashtiradi. Konsentrlangan sulfat kislota ham temir sirtini huddi shu kabi passivlashtiradi.

Agar metal sirtiga elektrolitlar (kislotalar, ishqorlar va tuz eritmalari) tegsa, korroziya protsessi elektrokimyoviy mexanizm asosida boradi. Kimyoviy korroziya bilan elektrokimyoviy korroziyani bir-biridan chegaralash juda qiyin. Masalan, metall sirtida deyarli doim bo`ladigan suv pardasida

gazlar erib, elektrokimyoviy korroziya mazmunan qaralganda galvanik element ishini eslatadi, chunki texnikada ishlatiladigan metallarning deyarli hammasi bir jinsli bo`lmaydi. Metallga aralashgan har xil moddalar va bekorchi qo`shimchalar elektrodlar ro`lini, ya’ni ba’zi qo`shimchar – anod, ba’zilari – katod ro`lini bajarishi mumkin. Anod uchastkalar kislota eritmalari bilan duch kelganda eriydi, katodlarda esa vadarod ajralib chiqadi.

Masalan, po`lat plastinka xlorid kislotaga botirilganda har xil qo`shimchalar metallga nisbatan katod uchastkalar ro`lini o`taydi, vaholanki metallning o`zi qo`himcha moddalarga nisbatan anod vazifasini bajaradi. Xlor ionlari anod uchastkalariga qarab harakatlanib, temir (III)-xlorid hosil qiladi, vadarod ionlari esa katod uchastkalariga qarab siljiydi. Bunda katod uchastkalarda vadarod ionlari zaryadsizlanadi va vadarod atomlaridan vadarod molekulalari hosil bo`ladi. Molekular vodorod gaz pufakchalari shaklida eritmadan ajralib chiqadi. Agar katodlarga kislorod berilmasa, adsorbsiya bo`lgani sababli, metall sekin-asta vodorodga to`yinib boradi, buning natijasida katod potensiallar hamda anod potensiallar tenglashib qoladi va metallning erishi sekinlashadi yoki batamom to`xtaydi.

Metallarning elektrolit eritmalarida erishini (korroziyasini ) qisqa tutashtirilgan g`oyat ko`p miqdor mikroskopik galvanik elementlarning ishlashi natijasidir, deb sxematik ravishda tasavvur qilish mumkin. Bunday elementlarga aralshgan qo`shimchalar, ko`pincha katod ro`lini, metallning o`zi esa anod ro`lini bajaradi.

Shuni takidlab o`tish kerakki, metallar sirti elktrokimyoviy jixatdan bir jinsli bo`lishiga yo`l qo`ymaydigan bekorchi qo`shimchalar aralashgani uchun emas, balki metall har xil tuzilgani, metall sirtining har joyda eritma tarkibi har xil bo`lishi va hakazolar ham shu metallning korroziyalanib, emirilishiga sabab bo`ladi. Metallarning erishi bir-biriga bog`liq bo`lgan ikki protsessning natijasidir, deb sxema tarzida quyidagicha tasavvur etish mumkin: anod uchastkalarida
M + nH₂O M⁺ nH₂O + e

Metall Atomlari metallning gidratlangn ioni elektron

Katod uchastkalarda

e + K⁺ nH₂O K + nH₂O

elektron gidratlangan katod
Agar metallar kkslota eritmalarida eritiladigan bo`lsa, manfiy zaryadlanadi, ya’ni ortiqcha elektronlar bo`lgan katod uchastkalarga vodorod ionlari yaqinlashib keladi. Vodorod ionlari katodda zaryadsizlanib vodorod atomlariga aylanadi, shundan keyin ular gaz (H₂) pufakchalari shaklida eritmadan ajralib chiqadi. Katod uchastkalarda bo`ladigan bu protsess sxema tarzida quyidagicha yoziladi.
2H⁺ + 2e 2H H₂

Agar metall kislorod ishtirokida eriydigan bo`lsa, protsess quyidagi sxema tarzida tasavvur etilishi mumkin:

Anod uchastkalarda

4M + nH₂O 4M⁺ nH₂O + 4e

Katod uchastkalarda

1. 
   4e + 2H₂O + O₂ 4OH^-
   

Birinchi holdagi kabi, bunda ham, anod uchastkalarda metall ionlari eritmag o`tadi, ya’ni metall eriydi, ozod bo`ladigan elektronlar esa katod uchastkalarga qarab oqadi va kislorodni ionlab gidroksil ionlari hosil qiladi. Katodda boshqa protsesslar bo`lishi ham mumkin. Masalan, mis ionlari bor eritmalarda korroziya bo`lganda, mis ionlari zaryadsizlanib metall sirtiga yopishib qoladi.