В качестве защитных применяют металлические и неметаллические покрытия.

Металлические покрытия могут быть выполнены из металла более или менее благородного, чем подложка.

В связи с этим они делятся на две группы: катодные и анодные покрытия.

К катодным покрытиям относятся те покрытия, электрохимический потенциал которых в данных условиях больший,

чем у защищаемого металла. На алюминий почти всегда наносят катодные покрытия. Покрытия из благородных металлов

на стали имеют такой же характер. Катодные покрытия защищают металл только благодаря его изоляции от атакующей

среды. Поэтому свою роль они выполняют только при наличии полнойсплошности. Если в катодном покрытии образуется

щель, то в условиях коррозии она становится катодом, а открытая часть защищаемого металла – анодным элементом.

Анодная поверхность при этом значительно меньше, чем катодная. Электрохимическое разрушение металла

концентрируется на небольшой поверхности. Учитывая опасности, кроющиеся в возможныхнесплошностях катодных

покрытий, их делают сравнительно большой толщины.

Анодные покрытия – это покрытия, выполненные из металла, у которого электродный потенциал меньше, чем у

защищаемого металла. Для железа, работающего в малокислых или нейтральных растворах, анодными покрытиями

являются цинк, алюминий. Защитные свойства анодных покрытий состоят не только в механической изоляции металла

от коррозионной среды. Они заключаются еще и в электрохимическом воздействии. В случае нарушения покрытия и

образования коррозионного элемента, защищаемый металл, являющийся катодом, не разрушается. Небольшие

несплошности в анодных покрытиях не опасны.

Металлические покрытия наносят электроосаждением, погружением в расплавленные металлы, металлизацией

напылением, химическим осаждением солей, диффузией и т. д. В последнее время все большее распространение

получает нанесение покрытий в вакууме.

Неметаллические покрытия применяются в случае возникновения химической реакции металла в соответствующих

средах. К ним, в частности, относят оксидные алюминиевые покрытия, полученные в ходе специального электролитического процесса. Фосфатные покрытия применяются в большинстве случаев с дополнительными защитными средами, как, например, краски, лаки и т. п.

Фосфатирование стали состоит в погружении изделия в разбавленный раствор фосфорной кислоты и кислых фосфатов

цинка или магния. В результате реакции образуется нерастворимый фосфат железа, который в ходе процесса плотно

покрывает поверхность металла. К этой же группе относят керамические покрытия и стекловидные эмали. Эти покрытия

достаточно стойки к воздействию минеральных и органических кислот. Их недостатком является повышенная хрупкость и

низкая стойкость в условиях резких перепадов температуры.

К органическим покрытиям относятся разнообразные лакокрасочные материалы.

Знание механизма коррозии позволило создать методы коррозионной защиты путем наложения на металл такого

потенциала, при котором он становится термодинамически устойчивым. К таким методам относятся катодная защита и

уменьшение агрессивности среды, окружающей металлоконструкцию.

Катодная защита состоит в присоединении к защищаемой конструкции анода-протектора с более отрицательным

электрохимическим потенциалом. Протектор (лат. protector – покровитель, защитник) и служит таким анодом,

препятствующим разрушению защищаемого сплава; сам протектор при коррозии постепенно разрушается.

Протектором может являться любой металл, имеющий по отношению к данному сплаву более отрицательный потенциал.

Однако разница в потенциалах не должна быть слишком большой, чтобы при электрохимическом процессе

не происходило быстрого разрушения протектора.

Протекторы представляют собой обычно небольшие пластинки, присоединяемые к защищаемой детали заклепками или

болтами. Катодную или протекторную защиту широко применяют при защите от морской и подземной коррозии

металлоконструкций, коммуникаций, трубопроводов, сосудов и т. д. В качестве анодов-протекторов для защиты стальных

изделий обычно применяют сплавы магния или цинка. Защита может также осуществляться присоединением защищаемого

металла к отрицательному полюсу постоянного тока.

33)

W=(mв-ва\mр-ра)*100%

mв-ва1= 150*0.02=3г

mв-ва2=350*0.04=14г

W= 17/500* 100=3,4%

Билет 12.

34)Квантовый характер излучения и поглощения энергии. Примерно в начале XX в. исследования ряда явлений (излучений раскаленных тел, фотоэффект, атомные спектры) привели к выводу, что энергия распространяется и передается, поглощается и испускается не непрерывно, а дискретно, отдельными порциями — квантами. Энергия системы микрочастиц также может принимать только определенные значения, которые являются кратными числами квантов.

Предположение о квантовой энергии впервые было высказано М. Планком (1900) и позже обосновано А. Эйнштейном (1905).

Бо́ровскаямоде́льа́тома (Моде́льБо́ра) — полуклассическая модель атома, предложенная Нильсом Бором в 1913 г. За основу он взял планетарную модель атома, выдвинутую Резерфордом. Однако, с точки зрения классической электродинамики, электрон в модели Резерфорда, двигаясь вокруг ядра, должен был бы излучать непрерывно и очень быстро, потеряв энергию, упасть на ядро. Чтобы преодолеть эту проблему, Бор ввел допущение, суть которого заключается в том, что электроны в атоме могут двигаться только по определенным (стационарным) орбитам, находясь на которых они не излучают, а излучение или поглощение происходит только в момент перехода с одной орбиты на другую. Причем стационарными являются лишь те орбиты, при движении по которым момент количества движения электрона равен целому числу постоянных Планка

35)Основными классами неорганических соединений являются оксиды, основания, кислоты и соли

Оксид— бинарное соединение химического элемента с кислородом в степени окисления −2

Оксиды называют словом «оксид», после которого следует наименование химического элемента в родительном падеже, например: Na2O —оксид натрия. Если элемент имеет переменную степень окисления, то в названии оксида указывается его степень окисления римской цифрой в скобках сразу после названия (без пробела). Например, Cu2О — оксид меди(I)

Основания – химические соединения, которые в растворе диссоциируют на катионы металла и ионы гидроксильных групп ОН (ВаОН = Ва + ОН)

Основания, растворимые в воде – щелочи.

Основания называются следующим образом: сначала произносят слово «гидроксид», а затем металл, который его образует. Если металл имеет переменную валентность, то она указывается в названии.

Ca(OH)2 – гидроксид кальция;

Fe(OH)2 – гидроксид железа (II);

Кислота – это сложное вещество, в молекуле которого имеется один или несколько атомов водорода и кислотный остаток.

Названия кислородных кислот образуются от названия элемента с прибавлением окончаний -ная, -вая, если степень окисления его соответствует номеру группы короткой формы Периодической системы, и слова «кислота». По мере понижения степени окисления суффиксы меняются в следующем порядке: -оватая, -истая, -оватистая.

Например, HCl+7O4 – хлорная кислота,

HCl+5O3 – хлорноватая кислота,

Соли — это сложные вещества, которые в водных растворах диссоциируют на катионы металлов и анионы кислотных остатков

для средней соли -

название кислотного остатка + название металла + указываем валентность для металла с переменной валентностью

Na2SO4- сульфат натрия,

CuSO4- сульфат меди (II)

для кислой соли –

«гидро» или «дигидро» + название кислотного остатка + название металла + указываем валентность для металла с переменной валентностью

NaHSO4 – гидросульфат натрия;

NaH2PO4 – дигидроортофосфат натрия

для основной соли –

«гидроксо» + название кислотного остатка + название металла + указываем валентность для металла с переменной валентностью

Mg(OH)Cl - гидроксохлорид магния

36)

Рассчитайте ЭДС гальванического элемента, состоящего из цинкового и свинцового электродов по значениям стандартных потенциалов.

Е0, В (Pb2+ / Pb) – 0.126 катод

Е0, В (Zn2+ / Zn) – 0.763 анод

Билет 13.

37)

В 20-х годах XX столетия было установлено, что любая частица имеет корпускулярно-волновую природу. Согласно теории Л. де Бройля (1924 г.),

каждой частице с импульсом соответствует волновой процесс с длиной волны λ, т.е. λ = h / p. Чем меньше масса частицы, тем больше длина волны. Для элементарных частиц В. Гейзенберг сформулировал принцип неопределенности, согласно которому невозможно одновременно определить положение частицы в пространстве и ее импульс. Следовательно, нельзя рассчитать траекторию движения электрона в поле ядра, можно лишь оценить вероятность его нахождения в атоме с помощью волновой функции ψ, которая заменяет классическое понятие траектории. Волновая функция ψ характеризует амплитуду волны в зависимости от координат электрона, а ее квадрат ψ² определяет пространственное распределение электрона в атоме. В наиболее простом варианте волновая функция зависит от трех пространственных координат и дает возможность определить вероятность нахождения электрона в атомном пространстве или его орбиталь. Таким образом, атомная орбиталь (АО) – область атомного пространства, в котором вероятность нахождения электрона наибольшая.

Волновые функции получаются при решении основополагающего соотношения волновой механики – уравнения Шредингера. Точное решение существует для атома водорода или водородоподобных ионов, для многоэлектронных систем используются различные приближения. Поверхность, ограничивающая 90–95 % вероятности нахождения электрона или электронной плотности, называют граничной. Атомная орбиталь и плотность электронного облака имеют одинаковую граничную поверхность (форму) и одинаковую пространственную ориентацию. Атомные орбитали электрона, их энергия и направление в пространстве зависят от четырех параметров – квантовых чисел

38)

Второе начало термодинамики имеет несколько формулировок. Формулировка Клаузиуса:невозможен процесс перехода теплоты от тела с более низкой температурой к телу с более высокой.

Формулировка Томсона: невозможен процесс, результатом которого было бы совершение работы за счет теплоты, взятой от одного какого-то тела. Эта формулировка накладывает ограничение на превращение внутренней энергии в механическую. Невозможно построить машину (вечный двигатель второго рода), которая совершала бы работу только за счет получения теплоты из окружающей среды.

Формулировка Больцмана: Энтропия — это показатель неупорядоченности системы. Чем выше энтропия, тем хаотичнее движение материальных частиц, составляющих систему

Энергия Гиббса (или потенциал Гиббса) — это величина, показывающая изменение энергии в ходе химической реакции.

Характер изменения энергии Гиббса позволяет судить о принципиальной возможности или невозможности осуществления процесса. Условием принципиальной возможности процесса является неравенство

ΔG < 0

Таким образом, самопроизвольно протекают реакции, если энергия Гиббса в исходном состоянии системы больше, чем в конечном. Увеличение энергии Гиббса

ΔG > 0

свидетельствует о невозможности самопроизвольного осуществления процесса в данных условиях.

Если

ΔG = 0

то система находится в состоянии химического равновесия

39)

Билет 14.

40)Состояние каждого электрона в атоме обычно описывают с помощью четырех квантовых чисел: главного (n), орбитального (l), магнитного (m) и спинового (s).Первые три характеризуют движение электрона в пространстве, а четвертое - вокруг собственной оси. Главное квантовое число (n). Определяет энергетический уровень электрона, удаленность уровня от ядра, размер электронного облака. Принимает целые значения (n = 1, 2, 3 ...) и соответствует номеру периода. Орбитальное квантовое число (l) характеризует геометрическую форму орбитали. Принимает значение целых чисел от 0 до (n - 1). Набор орбиталей с одинаковыми значениями n называется энергетическим уровнем, c одинаковыми n и l - подуровнем. Магнитное квантовое число (m) характеризует положение электроннойорбитали в пространстве и принимает целочисленные значения от -I до +I, включая 0. Спиновое квантовое число (s) характеризует магнитный момент, возникающий при вращении электрона вокруг своей оси. Принимает только два значения +1/2 и -1/2 соответствующие противоположным направлениям вращения.

41)У большинства металлов при взаимодействии с окислителями поверхность покрывается пленкой окислов.От защитных свойств оксидных пленок зависит жаростойкость металла, законы роста толщины пленки во времени и многое другое. Для металлических конструкций, парогенераторов и кожухов охлаждаемых машин соединения азота, находящиеся в природной воде, сами по себе не представляют большого вреда (лишь NH3 и NH4+ разрушают медь, цинк и некоторые другие металлы, образуя аммиакаты). Но если в воде присутствуют соединения азота, значит, в ней содержатся те или иные органические вещества (кислоты); последние могут взаимодействовать с металлами, а в парогенераторах увеличивать количество осадка.

42)

Билет 15.

43) Французский ученый Луи де Бройль (1892–1987), осознавая существующую в природе симметрию и развивая представления о двойственной корпускулярно-волновой природе света, выдвинул в 1923 г. гипотезу об универсальности корпускулярно-волнового дуализма. Он утверждал, что не только фотоны, но и электроны и любые другие частицы материи наряду с корпускулярными обладают волновыми свойствами. С любой частицей, обладающей импульсом, сопоставляется волновой процесс с длиной волны, определяемой формулой де Бройля: . Принцип неопределённости Гейзенбе́рга .Если имеется несколько (много) идентичных копий системы в данном состоянии, то измеренные значения координаты и импульса будут подчиняться определённому распределению вероятности — это фундаментальный постулат квантовой механики. Волновое уравнение Шредингера

Одним из основных уравнений квантовой механики является уравнение Шредингера, определяющее изменение состояний квантовых систем с течением времени. Оно записывается в виде.

44)Корро́зия— это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. В общем случае это разрушение любого материала, будь то металл или керамика, дерево или полимер.

Электрохимическая коррозия-Разрушение металла под воздействием возникающих в коррозионной среде гальванических элементов называют электрохимической коррозией. Водородная и кислородная коррозия

Если происходит восстановление ионов H3O+ или молекул воды H2O, говорят о водородной коррозии или коррозии с водородной деполяризацией. Если водород не выделяется, что часто происходит в нейтральной или сильно щелочной среде, происходит восстановление кислорода и здесь говорят о кислородной коррозии или коррозии с кислородной деполяризацией.

Виды коррозий:

Газовая коррозия

Атмосферная коррозия

Подземная коррозия

Точечная коррозия

Коррозия пятнами и др.

45)

Билет 16.

46)Число электронов, которые могут находиться на одном энергетическом уровне, определяется формулой 2n2, где n – номер уровня. Максимальное заполнение пер-вых четырех энергетических уровней: для первого уровня – 2 электрона, для второго – 8, для третьего – 18, для четвертого – 32 электрона. Максимально возможное заполнение электронами более высоких энергетических уровней, в атомах известных элементов не достигнуто.

Квантово-механические расчеты показывают, что в многоэлектронных энергия электронов одного уровня неодинакова; электроны заполняют атомные орбитали разных видов и имеют разную энергию. Каждый энергетический уровень, кроме первого, расщепляется на такое число энергетических подуровней, сколько видов орбиталей включает этот уровень. Второй энергетический уровень расщепляется на два подуровня (2s – и 2p-подуровни), третий энергетический уровень – на три подуровня (3s-, 3p- и 3d-подуровни).

Каждый s-подуровень содержит одну s орбиталь, каждый р-подуровень – три р-орбитали, каждый d-подуровень семь f-орбиталей.

Закономерность заполнения электронных оболочек атомов определяется принципом запрета, установленным в 1925 г швейцарским физиком Паули (принцип Паули):

В атоме не могут одновременно находиться два электрона с одинаковым набо-ром четырех квантовых квантовых чисел (заполнение электронами орбиталей происходит следующим образом: сначала на каждой орбитали располагается по одному электрону, затем, после заполнения всех орбиталей происходит распре-деление вторых электронов с противоположным спином).

Используя понятия квантовые числа можно сказать, что:

Каждый электрон в атоме однозначно характеризуется своим набором четырех квантовых чисел - главного n, орбитальногоl, магнитного ml, и спинового ms.

Заселение электронами энергетических уровней, подуровней и атомных орбиталей подчиняется следующему правилу:

В невозбужденном атоме все электроны обладают наименьшей энергией (прин-цип наименьшей энергии).

Это означает, что каждый из электронов, заполняющих оболочку атома, занимает такую орбиталь, чтобы атом в целом имел минимальную энергию. Последовательно квантовое возрастание энергии подуровней происходит в следующем порядке: 1s - 2s -2р - 3s – 3р - 4s –3d - 4р - 5s -….

Такой порядок увеличения энергии подуровней определяет расположение эле Мен-тов в Периодической системе.

Заполнение атомныхорбиталей внутри одного энергетического подуровня происходит в соответствии с правилом, сформулированным немецким физиком Ф. Хундом (1927г) (правило Хунда):

При данном значении квантового числа l (т.е. в пределах одного подуровня) в основном состоянии электроны располагаются таким образом, что значение суммарного спина атома максимально. Это означает, что на подуровне должно быть максимально возможное число неспаренных электронов.

Порядок возрастания энергии атомной орбитали в сложных атомах описывает-ся правилом Клечковского: энергия атомной орбитали возрастает в соответ-ствии с увеличением n +l главного и орбитального квантовых чисел. При оди-наковом значении суммы энергия меньше у атомной орбитали с меньшимзна-чением главного квантового числа.

Распределение электронов по различным атомным орбиталям называют электрон-ной конфигурацией атома. Электронная конфигурация с наименьшей энергией соответствует основному состоянию атома, остальные конфигурации относятся к возбужденным состояниям.

Электронную конфигурацию атома изображают двумя способами – в виде элек-тронных формул и электронно-графических диаграмм. При написании электронных формул используют главное и орбитальное квантовые числа. Подуровень обозначают с помощью главного квантового числа (цифрой) и орбитального квантового числа (соответствующей буквой). Число электронов на подуровне характеризует верхний индекс. Например. Для основного состоянии атома водорода электронная формула: 1s1.

Более полно строение электронных подуровней можно описать с помощью электро-нографических диаграмм, где распределение электронов по подуровням представ-ляют в виде квантовых ячеек. Орбиталь в этом случае принято условно изображать квадратом, около которого проставлено обозначение подуровня. Подуровни на каж-дом уровне должны быть немного смещены по высоте, так как их энергия несколько различается. Электроны обозначают стрелками или ¯ в зависимости от знака спинового квантового числа.

С учетом структуры электронных конфигураций атомов все известные элементы в соответствии со значением орбитального квантового числа последнего заполняемого подуровня можно разбить на четыре группы: s –элементы, р-элементы, d-элементы, f-элементы.

1 правило Клечковского: при возрастании заряда ядра атома заполнение энергетических уровней происходит от орбитали с меньшим значением суммы главного и орбитального квантовых чисел.

2 правило Клечковского: при одинаковом значении суммы n и L орбитали заполняются в порядке возрастания главного квантового числа.

47)

Электролиз —процесс, состоящий в выделении на электродах составных частей растворённых веществ или других веществ, являющихся результатом вторичных реакций на электродах, который возникает при прохождении электрического тока через раствор, либо расплав электролита.

(Если в раствор (расплав) электролита опустить инертные электроды и пропускать постоянный электрический ток, то ионы будут двигаться к электродам, при этом на катоде происходит разряд положительно заряженных ионов – катионов (восстановление), а на аноде разряд отрицательных ионов –анионов, или растворение анода (окисление). Этот процесс называется

электролизом.)

Катионы можно расположить в ряд по относительной способности к разряду на катоде. Анионы также можно расположить в ряд по относительной способности к разряду на аноде. Эти последовательности называют рядами активности (электрохимическими рядами напряжений) металлов и неметаллов.