§ 49. Жалеза і яго злучэнні
Карозія жалеза
Вырабы з жалеза ў тэхніцы, побыце падвяргаюцца карозіі. Карозія — разбурэнне металу ў выніку ўзаемадзеяння з рэчывамі з навакольнага асяроддзя.
Прычыны карозіі. Умоўна працэс карозіі жалеза ў вільготнай атмасферы можна выразіць ураўненнем:
.
Гідраксід жалеза(III) Fe(OH)3, які ўтвараецца, падвяргаецца частковай дэгідратацыі — выдаленню вады — і таму састаў іржы выражаюць формулай Fe2O3 · xH2O.
Пры высокіх тэмпературах можа адбывацца акісленне сухім кіслародам з утварэннем Fe3O4:
.
У навакольным асяроддзі ў прысутнасці іншых акісляльнікаў, напрыклад кіслот і кіслотных аксідаў, утвараюцца солі жалеза.
Ва ўсіх гэтых працэсах жалеза акісляецца і разбураецца, кампаненты навакольнага асяроддзя аднаўляюцца. Прадукты акіслення жалеза ўтвараюцца ў выглядзе рыхлых слаёў, якія не засцерагаюць метал ад далейшай карозіі (§ 20, мал. 47, б).
Скорасць карозіі, як і ў выпадку іншых акісляльна-аднаўленчых працэсаў, залежыць ад хімічнай прыроды і плошчы судакранання рэагентаў, іх канцэнтрацыі, тэмпературы. Карозію паскараюць растворы солей і кіслот (мал. 113). Карозію запавольваюць, паліруючы паверхню металу, захоўваючы метал у сухім паветры. Карозія жалеза запавольваецца ў растворы шчолачаў або пры кантакце з больш актыўным, чым жалеза, металам (мал. 114).
З курсу хіміі 9-га класа вам вядома, што скорасць карозіі павялічваецца пры кантакце жалеза з менш актыўным металам (мал. 114).
Веданне фактараў, якія ўплываюць на скорасць карозіі, дазволіла прапанаваць шэраг спосабаў аховы ад карозіі.
1. Ахоўныя пакрыцці. У якасці матэрыялаў для металічных пакрыццяў прымяняюць цынк, нікель, медзь, хром, серабро, бронзу, латунь і інш. (мал. 115). Так, ацынкаванае жалеза выкарыстоўваюць у якасці матэрыялу для даху, у вырабе кузаваў аўтамабіляў, шрубаў. У гэтым выпадку жалеза не будзе разбурацца да таго часу, пакуль не прарэагуе ўсё пакрыццё з цынку. Пакрыцці з менш актыўных металаў, чым жалеза, ахоўваюць яго ад карозіі толькі ў выпадку, калі ў іх адсутнічаюць поры, трэшчыны, драпіны.
Да неметалічных пакрыццяў адносяць лакафарбавыя і палімерныя матэрыялы, змазачныя алеі.
Ахоўныя пакрыцці таксама атрымліваюць шляхам аксідзіравання (стварэнне слоя акаліны Fe3O4) і фасфаціравання (нанясенне слоя фасфатаў) паверхні металу.
2. Электрахімічная ахова ажыццяўляецца падключэннем ахоўнай канструкцыі да адмоўнага полюса знешняй крыніцы пастаяннага току (катодная ахова) або прывядзеннем металу, які ахоўваецца, у кантакт з больш актыўным металам (мал. 116).
3. Легіраванне металаў. У расплаў металу пры яго вытворчасці дадаюць легіравальныя дабаўкі — хром, нікель, малібдэн і інш., якія зніжаюць актыўнасць металу. Такім чынам атрымліваюць, напрыклад, нержавеючую сталь.
4. Змяненне саставу і ўласцівасцей каразійнага асяроддзя. Каразійнае асяроддзе можна змяніць дабаўленнем у яе інгібітараў (рэчываў, якія значна памяншаюць скорасць карозіі металаў, напрыклад нітрыту, фасфату або храмату натрыю і шэрага іншых).
Прымяненне жалеза і яго сплаваў. Да 95 % усяго здабыванага жалеза вырабляецца ў выглядзе яго сплаваў — чыгуну і сталі. З саставам, уласцівасцямі і сферамі прымянення гэтых сплаваў вы ўжо пазнаёміліся, вывучаючы матэрыял § 43, а з метадамі атрымання — § 45. Нагадаем, што ў сталі вугляроду ўтрымліваецца менш за 2 %, гэта значыць значна менш, чым у чыгуне, таму сталь — больш коўкі, трывалы і менш крохкі сплаў у параўнанні з чыгуном. Яна лёгка падвяргаецца механічнай апрацоўцы (рэжацца, шліфуецца, пракатваецца, паддаецца коўцы).
Чыгун — больш танны сплаў з добрымі ліцейнымі ўласцівасцямі, але больш крохкі. Вырабы з чыгуну больш каразійнаўстойлівыя, чым з нелегіраванай сталі (мал. 117). Адрозненне ва ўласцівасцях вызначыла і розныя галіны выкарыстання сплаваў жалеза.
Чыстае жалеза прымяняецца як каталізатар, напрыклад у сінтэзе аміяку, браміраванні бензолу.