t3 : comment protéger un véhicule contre la corrosion

Première ASSP – Sciences
T3 : COMMENT PROTÉGER UN VÉHICULE CONTRE LA CORROSION ?
Objectifs :
• Connaissances visées :
‒ Savoir que certains facteurs favorisent la corrosion.
‒ Savoir qu’un métal s’oxyde.
‒ Savoir qu’une réaction d’oxydoréduction est une réaction dans laquelle intervient un transfert
d’électrons.
‒ Savoir qu’une oxydation est une perte d’électrons.
• Capacités à acquérir :
‒ Mettre en évidence expérimentalement l’influence de certains facteurs extérieurs sur la corrosion
du fer.
‒ Identifier dans une réaction donnée un oxydant et un réducteur.
‒ Classer expérimentalement des couples redox.
‒ Prévoir si une réaction est possible à partir d’une classification électrochimique.
‒ Ecrire et équilibrer les demi-équations.
‒ Ecrire le bilan de la réaction d’oxydoréduction.
I-
LA CORROSION DU FER
1) Influence des facteurs extérieurs
Expérience :
Placer un clou en fer dans quatre tubes à essai
contenant :
(a) De l’air sec
(b) De l’air et de l’eau du robinet
(c) De l’air et de l’eau salée
(d) De l’eau bouillie recouverte d’huile (l’eau
bouillie ne contient pas de dioxygène dissous).
(a)
Observations :
Observer et noter les résultats obtenus après une
quinzaine de jours.
(b)
(c)
(d)
………………………………………………………………………………………………….....
………………………………………………………………………………………………….....
………………………………………………………………………………………………….....
………………………………………………………………………………………………….....
………………………………………………………………………………………………….....
………………………………………………………………………………………………….....
Conclusion :
………………………………………………………………………………………………….....
………………………………………………………………………………………………….....
………………………………………………………………………………………………….....
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2) Oxydation par des solutions ioniques
Expérience :
Le cuivre et le fer existent sous forme de métal ou d’ions.
‒ Réaliser et Observer
‒ Introduire quelques grammes de limaille de fer dans un tube à essai.
‒ Verser environ 3 ml d’une solution de sulfate de cuivre II sur la limaille de fer puis agiter.
‒ Observer le changement de couleur de la solution et l’aspect de la poudre de fer à la fin de l’expérience.
………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
‒
Transvaser la solution dans un second tube à essai (sans limaille) et ajouter quelques gouttes de soude.
‒
‒ Interpréter et exploiter
Avant la réaction, le cuivre est présent sous forme :
‒
Avant la réaction, le fer est présent sous forme :
‒
Quel métal s’est déposé sur la poudre de fer ? ………………………………………………………………………………………………..
‒
Avec l’aide du tableau ci-dessous, déterminer quel est l’ion mis en évidence par le test à la soude.
métalique (Cu)
métalique (Fe)
ionique (Cu2+)
ionique (Fe2+)
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
‒
Réactif
Formule du
réactif
Nitrate d’argent
(Ag+, NO3-)
Chlorure de
baryum
Hydroxyde de
sodium (soude)
Hydroxyde de
sodium (soude)
Hydroxyde de
sodium (soude)
Hydroxyde de
sodium (soude)
Hydroxyde de
sodium (soude)
Oxalate de
potassium
(Ba2+, 2Cl-)
(Na+, OH-)
(Na+, OH-)
(Na+, OH-)
(Na+, OH-)
(Na+, OH-)
(2K+, C2O42-)
Après réaction
Ecrire l’équation bilan : …………… + …………… → …………… + ……………
2
Ion identifié
Précipité blanc
qui noircit avec la L’ion chlorure Cllumière
L’ion sulfate
Précipité blanc
SO42Précipité bleu
L’ion cuivre (II)
azur
Cu2+
Précipité vert
L’ion fer (II) Fe2+
foncé
L’ion fer (III)
Précipité rouille
Fe3+
Précipité blanc
L’ion zinc Zn2+
gélatineux
L’ion aluminium
Précipité blanc
Al3+
L’ion calcium
Précipité blanc
Ca2+
Compléter le tableau avec les symboles suivants : Cu, Fe, Cu2+,Fe2+
Avant réaction
‒
Couleur du
précipité
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3) Définitions
Lors de l’expérience réalisée ci-dessus, on constate que les ions cuivre Cu2+ réagissent avec le métal fer pour donner
un dépôt de cuire métallique et des ions fer Fe2+.
‒
Le métal fer a été oxydé, il s’est transformé en ions fer II Fe2+. Le métal fer a perdu deux électrons :
Fe → Fe2+ + 2e- (demi-équation)
Fe2+/Fe est un couple Redox.
‒
Les ions cuivre Cu2+ passent à l’état cuivre métallique. L’ion cuivre a gagné deux électrons :
Cu2+ + 2e- → Cu (demi-équation)
Cu2+/Cu est un couple Redox.
‒
Cette réaction où intervient un transfert d’électrons est une réaction d’oxydoréduction. L’équation bilan de
cette réaction s’obtient en combinant les deux demi-équations :
Fe → Fe2+ + 2eCu2+ + 2e- → Cu
Cu2+ + Fe → Fe2+ + Cu
De manière générale :
-
Un métal peut s’oxyder.
Une oxydation est une perte d’électrons / une réduction est un gain d’électrons.
Une réaction d’oxydoréduction est une réaction dans laquelle intervient un transfert d’électrons.
L’oxydant est celui qui gagne les électrons / le réducteur est celui qui perd les électrons (métal).
Un couple redox est constitué de la forme ionique et de la forme métallique d’une même espèce, on le
note toujours dans cet ordre : oxydant/réducteur.
II-
LE CLASSEMENT DES METAUX
1) Expérience
Trempons une lame de cuivre dans une solution de sulfate de
fer
Trempons une lame de fer dans une solution de sulfate de
cuivre
Cu
Fe
FeSO4
CuSO4
Observations :
Observations :
Conclusion :
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2) Classification électrochimique
Ag+
Ag
Cu2+
Cu
Une classification électrochimique a été établie
éta
afin
de prévoir la réaction possible entre deux espèces
chimiques.
Pouvoir
Pouvoir
oxydant
croissant
de l’ion
H+
H2
Fe2+
Fe
Zn2+
Zn
Al3+
Al
réducteur
croissant
du métal
La règle du « gamma » (ɣ)
( permet de prévoir la
réaction possible entre l’oxydant le plus fort et le
réducteur le plus fort de deux couples Redox.
3) Exemple
Cu2+ Cu
Cu2+ réagit avec Zn pour donner Zn2+et Cu. Cette réaction est possible car pour ces deux couples
Redox (Cu2+/Cu et Zn2+/Zn) Cu2+ est l’oxydant le plus fort et Zn est le réducteur le plus fort.
Zn2+ Zn
•
4) Applications
La réaction entre les ions Ag+ et le métal zinc est-elle
est
possible ? Si oui, écrire l’équation d’oxydoréduction.
•
La réaction entre les ions Al3+ et le métal cuivre est-elle
est
possible ? Si oui, écrire l’équation d’oxydoréduction.
III-
LA PROTECTION CONTRE LA CORROSION DES METAUX
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A l’aide des documents 1 et 2, répondre aux questions suivantes :
1) Quel est le métal qui constitue principalement le « fer blanc » ?
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2) Expliquer en quoi consiste l’étamage ?
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3) Quel est l’utilité de ce procédé ?
……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
4) Pour quel raison faut-il trier les emballages en fer blanc ?
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Conclusion :
Un métal peut être protégé contre la corrosion à l’aide d’un revêtement. Ce revêtement peut être de différentes
natures : peintures, vernis, laques, film plastique, revêtement métallique.
Il existe d’autres types de protection qui visent à empêcher les transferts d’électrons permettant la corrosion : les
inhibiteurs, la protection cathodique à l’aide d’une anode sacrificiel.
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