Техника - молодёжи 1941-05, страница 22

Академик А. ФРУМКИН, лауреат Cmt

Обычно понятие о прочности и долговечности мы связываем, в первую очередь, с металлическими материалами. Однако устойчивость металлов является весьма относительной. Подвергаясь различным химическим воздействиям, они разрушаются, или, как говорят в технике, корродируются.

Обыкновенное техническое железо, испытывая влияние воздуха и влаги, довольно быстро покрывается слоем ржавчины. При известных условиях разрушаются и так называемые благородные металлы, например платина. Внешне почти не изменяясь от действия влаги и воздуха, она сравнительно легко растворяется в царской водке, то есть в смеси соляной и азотной кислот.

Коррозия металлов приносит огромный ущерб народному хозяйству. Чтобы найти способы борьбы с нею, необходимо прежде всего изучить сущность этого явления.

Знание механизма коррозии позволяет создавать такие материалы, которые обладают устойчивостью против всякого рода химических воздействий. А надобность в подобных материалах исключительно велика, особенно в химическом машиностроении. На современных химических предприятиях многие производственные процессы протекают при высоких температурах и больших давлениях. Благородные металлы, из которых можно было бы изготовлять аппаратуру для этих процессов, слишком дороги и очень редки. Поэтому изыскиваются более доступные материалы: вырабатываются, например, специальные марки стали с разного рода добавками, как хром, никель, молибден.

Другой путь — использование таких способов защиты металла, которые обеспечивали бы его устойчивость в самых трудных условиях.

Коррозия металлов — явление весьма сложное и многообразное.

Простейшим примером разрушения металлов является растворение их в кислотах. Если взять палочку обыкновенного цинка и поместить

шнекой премии

ее в серную кислоту, то цинк переходит в раствор. При этом выделяется газообразный водород. Он покрывает цинк пузырями, а затем выходит наружу.

Механизм этой реакции, на первый взгляд, чрезвычайно прост. Известно, что водные растворы кислот и солей состоят из положительных и отрицательных ионов. Например, в растворе серной кислоты имеются положительные ионы водорода и отрицательные ионы соединения серы и кислорода (S0₄).

Но вот в серную кислоту опустили цинк. Произошла реакция. Каков ее результат? В растворе появились положительные ионы цинка и одновременно исчезла часть ионов водорода.

Таким образом, растворение цинка сводится к тому, что он отнимает положительный заряд у ионов водорода и сам переходит в раствор в виде ионов. Ионы водорода при этом превращаются в атомы, а затем и в молекулы, из которых образуется газообразный водород. Реакцию эту можно записать так:

цинк + ионы водорода = ионы цинка + водород.

Для понимания дальнейшего заметим, что эта реакция может быть разбита на два отдельных процесса: переход атомов цинка в ионы и переход ионов водорода в атомы. Реакция эта может итти только при одновременном течении обоих процессов.

Растворение цинка в серной кислоте— один из самых элементарных и давно известных опытов в химии. Реакцию эту до сих пор применяют в лабораториях для получения водорода в аппарате Кипз, хорошо знакомого каждому школьнику.

Однако при ближайшем рассмотрении оказывается, что дело здесь обстоит все же не так просто. Обычный цинк действительно быстро растворяется в кислоте с бурным выделением водорода. Но если взять химически чистый цинк,

Рисунки Н. ПРЕОБРАЖЕНСКОГО

содержащий очень мало примесей, то окажется, что растворение его идет уже гораздо медленнее. Этот цинк можно еще больше очистить, если перегнать его несколько раз в пустоте. Перегонка заключается в том, что цинк расплавляется и затем нагревается до испарения. Цинковые пары сгущают на охлажденной поверхности. Все это совершается в условиях вакуума.

Таким способом можно получить цинк в виде красивых кристаллов очень большой степени чистоты. Спектральный анализ показывает, что количество загрязнений в таком цинке составляет всего 1 часть на 200 тысяч частей металла.

И вот, если положить этот металл в серную кислоту, то он будет растворяться крайне медленно. За сутки с квадратного сантиметра его поверхности выделится всего лишь с десяток небольших пузырьков. Практически такой цинк совершенно негоден для получения водорода, зато он обладает большой устойчивостью по отношению к кислотам.

В чем тут дело? Почему реакция, которая так хорошо шла с нечистым цинком, не происходит с очищенным металлом? Причину этого нетрудно выяснить.

В растворе серной кислоты имеются положительные ионы водорода и отрицательные ионы соединения серы и кисло» рода.

20

\