Corrosion et protection - Académie de Nancy-Metz

|Bac.Pro. |Corrosion et protection| | 1) Dans le cadre d'une étude pour l'installation de canalisations
métalliques dans une industrie chimique, on veut savoir s'il y a des
réactions possibles entre certains métaux et certains ions métalliques.
Vous disposez de trois solutions :
> 1 solution contenant des ions Cu2+
> 1 solution contenant des ions Zn2+
> 1 solution contenant des ions Fe2+
Vous disposez aussi d'échantillons de trois métaux différents :
> du fer
> du cuivre
> du zinc
Décrire une ( ou plusieurs ) série d'expérience, en dressant une liste de
matériel dont vous aurez besoin, qui va ( vont ) vous permettre de répondre
à la question. |Protocole expérimentale | |
|4 groupes de 4 élèves ont trouvé, après une mise en | |
|commun au tableau, ces 9 expériences à réaliser, qu'ils | |
|ont schématisées chaque fois à l'aide de deux béchers. | |
|Je leur ai fait rajouter en dessous de chaque schéma, | |
|l'observation, le test de présence d'ions dans la | |
|solution et l'interprétation à faire en commun.. Dans | |
|l'interprétation on a fait apparaître, chaque fois qu'il| |
|y avait une réaction, les demi-équations et l'équation | |
|bilan avec une approche de la règle du gamma. | |
|Métal fer dans une solution de Cu2+ |Solution de sulfate de|
|Observation :la paille de fer se cuivre et la solution de|cuivre ; paille de |
|sulfate de cuivre se décolore |fer. |
|Test de présence d'ions dans la solution : on rajoute | |
|quelques gouttes de solution de soude et on observe un | |
|précipité vert caractéristique de la présence d'ions Fe2+| |
| | |
|Interprétation : les ions Cu2+ disparaissent de la | |
|solution pour réapparaître sous forme de cuivre métal sur| |
|la paille de fer. Des ions Fe2+ apparaissent dans la | |
|solution. Il disparaît donc du fer métal de la paille de | |
|fer | |
|½ équation du couple Cu2+/Cu : Cu2+ + 2 e Cu | |
| | |
|½ équation du couple Fe2+/Fe : Fe | |
|Fe2+ + 2 e | |
| | |
|équation bilan : Cu2+ + Fe Cu + | |
|Fe2+ | |
|métal fer dans une solution de Zn+ | |
|métal fer dans une solution de Fe2+ (pour celle-ci, c'est| |
|intéressant qu'ils se rendent compte par eux même qu'il | |
|ne se passe rien !) | |
|métal cuivre dans une solution de Fe2+ | |
|métal cuivre dans une solution de Zn2+ | |
|métal cuivre dans une solution de Cu2+ (idem que pour le| |
|fer !) | |
|métal zinc dans une solution de Cu2+ | |
|métal zinc dans une solution de Fe2+ | |
|métal zinc dans une solution de Zn2+ | |
|CONCLUSION à faire de nouveau en commun : une réaction | |
|chimique qui fait intervenir un transfert d'électrons | |
|entre un réducteur, qui donne des électrons, et un | |
|oxydant, qui reçoit des électrons, est une réaction | |
|d'oxydo-réduction. | |
2) La corrosion
> Comment définiriez-vous le terme corrosion ?
Après plusieurs propositions, nous avons retenu : perte de matière par
transformation chimique.
Certains élèves ont fait une analogie intéressante avec le mot érosion... > Citez quelques exemples de corrosion dans la vie quotidienne
Vélo, carrosserie de voiture, coque de bateau .... > La corrosion vous semble-t-elle aussi « dévastatrice » dans toutes
les régions ?
Après une bonne discussion constituée de nombreux exemples, nous avons
retenu :Il nous semble qu'en bord de mer, la corrosion est plus importante
qu'ailleurs.
> Etablir un protocole expérimental, avec liste de matériel, vous
permettant de déterminer quelques facteurs favorisant la corrosion.
4 groupes de 4 élèves ont trouvé, après une mise en commun au tableau, ces
11 expériences à réaliser, qu'ils ont schématisées chaque fois à l'aide
d'un tube à essai et de la paille de fer . 1. paille de fer avec de la terre humide
2. dans le vide : pas de corrosion
3. uniquement dans de l'oxygène : pas de corrosion
4. dans de l'eau désoxygénée ( bouillit ) : très, très faible corrosion
5. dans de l'eau salée : corrosion
6. dans de l'eau salée désoxygénée : faible corrosion
7. dans une atmosphère humide ( à l'aide de papier humide ) : corrosion
8. dans une atmosphère sèche ( avec du CaCl2 ) : pas de corrosion
9. dans de l'eau distillée : corrosion
10. dans du sel : pas de corrosion
11. dans l'atmosphère du labo (il a fait beau et sec pendant 15
jours !) : pas de corrosion
CONCLUSION à faire de nouveau en commun :
> on remarque que la corrosion nécessite de l'oxygène de l'air en
présence d'humidité.
( l'oxygène intervient dans les réactions chimiques et l'eau joue le
rôle de transporteur de charges électriques )
> on remarque que la présence de sel dans l'eau accélère la
corrosion.
(ce sont les ions chlorures qui accélèrent le phénomène ! ) 3) La protection contre la corrosion.
Pour éviter la corrosion, il faut protéger les matériaux susceptibles
d'être corrodés.
Citer, par rapport à votre expérience personnelle, quelques exemples de
protection contre la corrosion, en justifiant ces méthodes.
Les exemples qui reviennent souvent sont la peinture et l'antirouille.
C'est à ce moment que je leur dicte la suite du cours en essayant de
toujours de leur faire trouver pour chaque méthode un exemple concret.
a) Revêtements passifs.
b) Revêtements métalliques.
. Métaux plus réducteurs que le métal à protéger
. Métaux moins réducteurs que le métal à protéger
c) Protection cathodique. (qui tend à disparaître dut à
l'apparition des canalisations en polymère)
d) Protection par passivation
e) Phosphatation (ou Parkérisation)
f) Inhibiteur de corrosion
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