Tema 2.4 (Tyrinėjame gamtą 6)

Rūdijimas

Turbūt esate pastebėję, kad blizgančios metalinės detalės, pagamintos iš geležies, dėl aplinkos poveikio ilgainiui praranda blizgesį ir pasidengia rudomis apnašomis – rūdimis. Ypač greitai geležis rūdija esant drėgmei, sūriam vandeniui (2.3.1 pav.).

2.3.1 pav. Rūdijantis automobilis.

Rūdijimas – geležies, plieno (išskyrus nerūdijantįjį) ir ketaus oksidavimasis dėl oro deguonies ir vandens poveikio.

Apnašomis pasidengia ne tik geležis – sidabriniai dirbiniai juoduoja, blizgus varis praranda blizgesį, tamsėja, o vėliau net pažaliuoja. Nuo seno pastatų stogai buvo dengiami varine skarda. Per daugelį metų šie stogai pažaliavo (2.3.2 pav.).

2.3.2 pav. Pažaliavęs stogas.

Metalai kinta ore, nes veikia jame esantis deguonis ir vandens garai. Įvykus tokiai cheminei reakcijai, susidaro metalų ir deguonies junginiai.

Metalų kitimas dėl aplinkos poveikio veikiant deguoniui vadinamas koròzija. Korozija sparčiai veikia geležį ir jos lydinį plieną. Apskaičiuota, kad dėl korozijos kasmet prarandama apie dešimtadalį pagamintos geležies.

Surūdiję skardiniai stogai prakiūra, todėl per juos gali sunktis lietaus vanduo (2.3.3 pav.). Vadinasi, stogus reikia dengti iš naujo.

2.3.3 pav. Rūdijantis skardinis stogas. Matome, kad skarda padengta stogo dalis rūdija, padengta cinkuotosios skardos lakštais – nerūdija.

Kaip kovoti su korozija? Patys svarbiausi apsaugos būdai – neleisti, kad oro deguonis tiesiogiai veiktų metalą. Taigi metalas ištepamas alyva, dažomas, dengiamas plastikine plėvele. Visi šie būdai leidžia sustabdyti koroziją, tačiau net ir tai gali nepadėti. Ištepti alyva gaminiai greitai nusivalo, todėl įvairūs guoliai ir kitos judančios geležinės detalės turi būti nuolat tepamos. Dažų plėvelė gali būti nesunkiai nukrapštoma, todėl nudažytus paviršius reikia saugoti, kad nebūtų pažeisti mechaniškai. Kai kurie gaminiai, pavyzdžiui, šiuolaikinio skardinio stogo danga, ne tik dažomi, bet ir dengiami plastikine plėvele. Taip paruošta stogo danga yra kur kas atsparesnė korozijai ir išlieka ilgiau tinkama naudoti (2.3.4 pav.).

2.3.4 pav. Šiuolaikinio skardinio stogo apsaugos sluoksniai.

Labai gerai geležį (plieną) nuo korozijos apsaugo cinkas, nikelis arba chromas. Cinkas yra daug aktyvesnis metalas. Tol, kol jo yra, geležis (plienas) išliks nepažeista. Veikiamas deguonies cinkas kinta – pasidengia baltomis apnašomis. Kai cinko sluoksnio nebelieka, geležis (plienas) ima rūdyti. Taigi, galima sakyti, cinko sluoksnis apsaugo, kad nepakistų plieno gaminys. Todėl labai daug gaminių iš geležies lydinio plieno dengiami cinko sluoksniu, pavyzdžiui, cinkuotieji kibirai (2.3.5 pav.).

2.3.5 pav. Cinkuotieji kibirai.

Nikelis ir chromas – daug brangesni metalai nei cinkas, todėl šiais metalais dengti gaminiai yra brangūs. Paprastai jais dengiami nedideli gaminiai: durų rankenos, puošnios automobilių detalės.

Ne visus metalus veikia korozija. Pavyzdžiui, auksas ir platina išlieka nepakitę, todėl iš jų nuo seno gaminami brangūs papuošalai ir monetos. Ar girdėjote posakį „Auksas ir pelenuose žiba“? Senoliai pastebėjo, kad auksas nepasidengia apnašomis, skirtingai nei daugelis kitų metalų. Auksas, platina ir kiti panašūs metalai vadinami tauriaisiais. Auksiniais papuošalais dabinosi turtuoliai, auksu buvo puošiamos bažnyčios, rūmai, iš jo gaminti brangūs indai, monetos ir kiti gaminiai. Dažnai auksinės monetos buvo užkasamos siekiant paslėpti jas nuo galimų priešų (2.3.6 pav.).

Su korozija kovojama gaminant specialius metalų lydinius. Vienas tokių – nerūdijantysis plienas. Iš nerūdijančiojo plieno gaminama daug įvairių gaminių, jis tampa vis populiaresnis (2.3.7 pav.).

2.3.6 pav. Auksinių monetų lobis.
2.3.7 pav. Nerūdijančiojo plieno gaminiai.

Tai įdomu!

Nerūdijantįjį plieną sudaro specialus geležies lydinys, kuriame, be anglies, dar yra nikelio, chromo, mangano ir kitų metalų. Nerūdijantysis plienas yra brangus, jį labai sunku suvirinti. Pastaruoju metu nerūdijantysis plienas naudojamas virtuvės įrangai ir indams.

Klausimai ir užduotys

  1. Paaiškinkite, ką vadiname korozija. Kokiomis sąlygomis ji vyksta? Kokios dujos sukelia geležies rūdijimą?
  2. Patarkite, kaip būtų galima apsaugoti geležinius dirbinius nuo korozijos. Kurie būdai, jūsų manymu, yra patys efektyviausi?
  3. Pateikite pavyzdžių, kada metalų arba jų lydinių neveikia korozija. Kam jie naudojami?
  4. Įsivaizduokite, kad geležinis dirbinys nuskraidinamas į Mėnulį. Ar paliktas ant Mėnulio paviršiaus toks dirbinys surūdys? Paaiškinkite, kodėl.
  5. Namuose atlikite geležies dirbinių korozijos tiriamąjį darbą ir atsakykite į klausimus.

Tiriamasis darbas „Geležies dirbinių korozija“

Darbo tikslas: ištirti, kaip korozija veikia geležinę vinį ir cinkuotąją vinį.

Hipotezė: neapsaugota geležis rūdija kur kas greičiau nei apsaugota.

Jums reikės: dviejų geležinių vinių, vienos cinkuotosios vinies, trijų stiklinių, vandens, druskos, alyvos arba dažų.

Darbo eiga:

  1. Į tris stiklines įpilkite vandens ir įberkite po žiupsnelį druskos.
  2. Į vieną stiklinę įmerkite geležinę vinį, į kitą – cinkuotąją.
  3. Kitą geležinę vinį padenkite alyvos sluoksniu arba nudažykite. Ją įmerkite į trečią stiklinę su pasūdytu vandeniu.
  4. Stiklines palikite lauke kelioms dienoms.
  5. Po kurio laiko ištraukite visas tris vinis ir atidžiai jas apžiūrėkite:
    • Kuri vinis pasidengė rudomis apnašomis (rūdimis)?
    • Ar pakito vinių masė?
    • Kurios vinys nepasikeitė?
    • Kaip vinis būtų galima apsaugoti nuo korozijos?
    • Kam į stiklinę beriama druskos?

Ko išmokome?

  • Rūdijimas – geležies, plieno (išskyrus nerūdijantįjį) ir ketaus oksidavimasis dėl oro deguonies ir vandens poveikio.
  • Metalų kitimas dėl aplinkos poveikio veikiant deguoniui vadinamas korozija.
  • Geležį nuo korozijos galima apsaugoti padengus cinko plėvele. Cinkas yra aktyvesnis metalas, todėl suyra greičiau nei geležis.
  • Taurieji metalai, tokie kaip auksas ir platina, veikiami aplinkos, nekinta.
  • Iš geležies, pridėjus tam tikrų metalų, galima pagaminti nerūdijantįjį plieną.
Prašau palaukti