Metallar. Korroziyasiga qarshi kurashish usullari Reja

Metallar.Korroziyasiga qarshi kurashish usullari


Reja:

1. 
   Metallarni olishning asosiy usullari
   
2. 
   Metallar korroziyasi va unga qarshi kurashish
   

Metallarni olishning asosiy usullari
Sanoatda metallar asosan ularning tabiiy birikmalaridan ya’ni ma’danlaridan olinadi.
Sanoat miqyosida sof metallar olish uchun yaroqli tabiiy xom ashyoning har xil turlari ma’danlar deyiladi.
Ma’danlardan metallar ajratib olish hamma vaqt oksidlanish-qaytarilish jarayonidir.
Hamma metallar (tug‘ma-metallardan boshqalari) tabiiy birikmalarida oksidlangan shaklda bо‘ladi, ularni birikmalardan ajratish uchun ular qaytariladi.
Metallarni ularning tabiiy birikmalaridan olishning umumiy prinsiplari quyidagicha: ayni metall qanchalik aktiv bо‘lsa, uni ajratish uchun shuncha kuchli qaytaruvchidan foydalaniladi.
Metallurgiyada tipik qaytaruvchilar sifatida: vodorod, uglerod, aktiv metallar (Al, Zn, Mg, Ca, ishqoriy metallar) dan foydalaniladi.
Kо‘pchilik о‘tuvchan d-metallarni ularning oksidlaridan uglerod bilan qaytariladi. Biroq uglerod bir qator metallar bilan mо‘rt va issiqlikka chidamli faza hosil qiladi. Ayrim hollarda bu effektdan maxsus foydalanib, masalan karbotermik usullarda temir rudalari qaytarilib, chо‘yan olishda foydalaniladi.
Sulfidli ma’danlar kuydirilib, oksidlar holiga о‘tkaziladi va oksidlari qaytariladi. Nihoyat eng aktiv ishqoriy va ishqoriy-yer metallari, alyuminiy, magniylar galogenidli tuzlarni suyuqlanmalarini elektroliz qilib olinadi.
Mo, W, Re va boshqa metallarni ularning oksidlaridan vodorod bilan qaytarilib olinadi. Vodorod ancha yumshoq qaytaruvchidir.
Karbotermik qaytarilish bilan Fe, Pb, Sn, Cu, Zn, Ni, Co,
Mn…metallar olinadi.
Cr, Mn, Fe kabi metallarni olishda alyumotermiya usulidan keng foydalaniladi.
.
Metallarni asosiy olinish usullari
Usul Dastlabki shakli Olinadigan metallar
Fizik usullar
Aralashmalarni ajratish
Oddiy moddaning tug‘ma holati
Au, Pt, Hg, Ag va platina metalari
Qaytarish: vodorod bilan
Oksidlar, galogenidlar, tuzlar
Ga, Jn, Ge, Mo, W, Re
Karbotermiya
(S bilan)
Oksidlar, tuzlar Fe, Co, Ni, Cr, Mn, Pb, Sn, Zn,
Cd, Cu, Sb, Bi, Mo, W
Metallotermiya:
alyumotermiya
Oksidlar Cr, Fe, Co, Ni, Mn,
ishqoriy c (B) Tj-0.10metallari
Sinktermiya Galogenidlar, tuzlar
Ag, Au
Magniy termiya Oksidlar galogenidlar
Be, Ti, Zr, Hf
Kalsiy termiya Oksidlar, galogenidlar
U, V Nb, Ta, Sc, Y, La va lantanidlar
Ishqoriy metallar bilan
Oksidlar, tuzlar Nb, Ta, Ti, Zr, Hf
Elektroliz katodda Galogenidlar, tuzlar ishqorlar
Ishqoriy va ishqoriy-yer metalari, Al, Ga, Jn, Tl, Be,
Mg, Zn, lantanidlar, Pb, Nb, Ta, Mn, Cu,
Parchalash va disproporsionirlash
Galogenidlar.
Subgalogenidlar.
Karbonillar.
Iodidlar.
Azidlar.
Ge, Ti, Zr, Hf, Mo, W, V, Nb,
Ta, Al, G‘ye, Co, Ni, Mn
Misollar: 2TiCl2 t0 TiCl4+ Ti
2TiJ2 t0 2Ti + 2J2
2AgN3 t0 2Ag + 3N2 ↑
Pb(N3)2 tPb + 3N2 ↑
Fe(CO)5 t0 Fe + 5CO ↑
Ni(CO)4 t0 Ni + 4CO ↑
Ayrim о‘tuvchan d- metallarning atom radiuslari (A)

Gruppalar

IV
Ti 1,47
Zr 1,60
Hf 1,59
V
V 1,35
Nb 1,47
Ta 1,47
VI
Cr 1,29
Mo 1,40
W 1,41
VII
Mn 1,28
VIII
Fe 1,29
Co 1,25
Ni 1,25
d- metallarda (qо‘shimcha guruhlarda) yuqoridan pastga tushgan sari atom radiuslari kamayadi yoki deyarli teng bо‘ladi.
Bu hodisaga d- effekt yoki d – qisilish deyiladi.
Metallarning davriy sistemadagi о‘rni va kimyoviy xossalari
Metallarning kimyoviy xossalari ularning atom tuzilishiga va davriy sistemadagi joylashgan о‘rinlariga asoslanib tushuntiriladi.
Metallarning tashqi elektron qavatlarida kam sondagi elektronlar joylashganligi bilan xarakterlanadi.
Masalan, tashqi qavatida:
1 ta elektroni bо‘lgan metallardan -15 ta;
2 ta elektroni bо‘lgan metallardan -57 ta;
3 ta elektroni bо‘lgan metallar – 4 ta (Al, Ga, Jn, Tl);
4 ta elektroni bо‘lgan metallar 3 ta ( Ge, Sn, Pb);
5 ta elektroni bо‘lgan metallar – 2 ta (Sb, Bi);
6 ta elektroni bо‘lgan metall- 1 ta (Po);
“nol” ta elektroni bо‘lgan metall- 1 ta (Pd).
Demak, 83 ta metallning 72 tasida tashqi qavatida bitta, yoki ikkitadan elektronlari bо‘ladi.
Bitta davrning о‘zida joylashgan elementlar atomlarida elektron qavatlar soni bir xil bо‘ladi, biroq chapdan о‘ngga о‘tgan sari yadro zaryadlari bir birlikka ortib borgani sari elektron qavatlar yadroga kuchli tortiladi va atomlarning radiuslari kichrayib boradi.
Atom radiuslarining kichrayishi bilan metallarning qaytaruvchi xossalari susayadi. Bir davr ichida chapdan о‘ngga о‘tgan sari elementlarning metallik xossalari susayib, metalmaslik xossalari ortadi.
Agar davriy sistemaning uzun variantida bordan (V) astatga tomon diaganol chiziq о‘tkazilsa, diagonalning chap tomonida hamma metallar, о‘ngida esa hamma metalmaslar joylashadi. Diagonal chiziqdan qanchalik chapga siljisak metallarning aktivligi ortib boradi, diagonal chiziqqa nisbatan yaqin joylashgan metallar amfoter xossaga ega bо‘ladi. Agar fransiydan ftorgacha diagonal chiziq о‘tkazsak chiziqning chap tomon pastki uchida eng aktiv metall (fransiy) о‘ng tomon yuqori uchida eng aktiv metalmas (ftor) joylashadi.
Shunday qilib, davriy sistemaning chap tomon pastki qismida aktiv metallar, о‘ng tomon yuqori qismida aktiv metalmaslar joylashadi. Davriy sistemada s va r metallar asosiy guruhlarda, d va f metallar esa qо‘shimcha guruhlarda joylashgan. Metallar о‘zlaridan faqat elektron berish xususiyatiga ega bо‘lgan elementlardir. Shu sababli metallar kimyoviy birikmalarida faqat musbat oksidlanish darajalarini namoyon qiladilar. Metallar uchun manfiy oksidlanish darajasini namoyon qilish mutlaqo xarakterli emas. Metallarning eng quyi oksidlanish darajalari nolga teng.
Metallarning ion radiusi qancha katta va zaryadi qancha kichik bо‘lsa, shuncha kuchli asos xossasini namoyon qiladi. Metalning ion radiusi kichik va ion zaryadi katta bо‘lsa, metall shuncha kuchli kislota xossasini namoyon qiladi.
Masalan: Na+ - 0,98 A Mg+2 – 0,78 A Cr6+- 0,52 A Kislota
Asos K+ - 1,33 A Ca2+ - 1,06 A Mo6+-0,65 A xossasi
xossasi Rb+ - 1,490 A Sr2+ -1,27 A W6+ -0,65 A ortadi
ortadi Ss+ - 1,65 A Ba+2 – 1,43 A ------
Metallarning elektrokimyoviy kuchlanish qatori
Metallarni chapdan о‘ngga о‘tganda standart elektrod potensiallari (YE0) algebraik qiymatlarini ortib borish tartibida ketma-ket gorizantal joylashgan qatoriga metallarning elektrokimyoviy kuchlanish qatori deyiladi.
(bu qiymatlar suvli eritmalarda о‘lchangan).
Li K Cs Rb Ba Sr Ca Na Mg Be Al Mn Zn Cr
--3,02 -2,924 -2,925 -2,923 -2,92 -2,89 -2,84 -2,71 -2,94 -2,87 -2,39 -1,05 -0,176 0.41
Fe So Ni Sn Pb H2 Sb Bi Cu Hg Ag Pt Au
-0,44 -0,277 -0,25 -0,136 -0,126 0,00 +0,66 +0,317 +0,34 +0,79 +0,799 +1,2 +1,42
Kuchlanishlar qatoridan kelib chiqadi:
ishqoriy va ishqoriy–yer metallari suvdan hamda oksidlovchi xossasini namoyon qilmaydigan kuchli va kuchsiz kislotalardan vodorodni siqib chiqaradi (HCl, HBr, HJ, H3PO4, CH3COOH, H2CO3, H2S …). Bu metallarga aktiv metallar deyiladi.
-kuchlanishlar qatorida magniydan vodorodgacha о‘rtacha aktivlikdagi metallar joylashadi, ular kuchli qizdirilgan suv bug‘laridan, issiq suvdan va kuchli hamda о‘rtacha kuchdagi oksidla-
movchi kislotalardan N2 siqib chiqaradi.
-kuchlanishlar qatorida N2 о‘ngda passiv metallar joylashadi, ular suvdan va hatto kislotalardan ham N2 siqib chiqara olmaydilar.
-kuchlanishlar qatorida har bir metall о‘zidan keyingi metallarni ularning tuzlari eritmalaridan siqib chiqaradi.
Metallarning aktivligi ularning elektrokimyoviy kuchlanishlar qatorida joylashgan о‘rni bilan aniqlanadi. Kuchlanishlar qatorida metall qanchalik chaproqda joylashgan bо‘lsa, uning kimyoviy aktivligi shunchalik katta (qaytaruvchilik xossasi shunchalik kuchli) agar u oddiy
modda kо‘rinishida olingan bо‘lsa. Men+- kationining kimyoviy aktivligi, neytral atomlarning kimyoviy aktivligiga teskari proporsionaldir, ya’ni Me0 qanchalik passiv
bо‘lsa, Men+ kationining aktivligi yoki oksidlovchi xossasi shunchalik kuchli bо‘ladi.
Metall oddiy modda kо‘rinishda ishtirok etadigan hamma reaksiyalar oksidlanish-qaytarilish reaksiyalaridir, bunda metall atomi qaytaruvchi rolini о‘ynaydi.
Metallarning eng muhim kimyoviy xossalari ularning suvga, kislotalarga, ishqorlarga, metalmaslarga, tuzlarga, oksidlarga, birbiriga va qizdirishga bо‘lgan munosabatlarida namoyon bо‘ladi.
Masalan: ishqoriy va ishqoriy-yer metallari suv bilan odatdagi sharoitda ta’sirlashadilar. Ishqorlar hosil bо‘ladi va N2 ajraladi:
2Na + 2H2O = 2NaOH + H2↑
Ba + 2H2O = Ba(OH)2 + H2↑
Metall qanchalik aktiv bо‘lsa, reaksiya shunchalik kuchli boradi va Rb, Cs lar bilan portlab birikadi.
Metall passivroq bо‘lsa Mg, Al, Zn, Fe… reaksiya qizdirilganda boradi:
Mg + 2H2O