☰ Содержание · Химия

Коррозия металлов

Уроки 19 · 1 урок · И.Р. Аскаров, К. Гопиров, Н.Х. Тухтабоев. Химия, 9 класс, переработанное 4-е издание. НМИУ «O‘zbekiston», Ташкент, 2019
19

Коррозия металлов

Учебник: с. 80–84
ЦельОбъяснять виды коррозии и ржавление железа; знать способы защиты металлов от коррозии.
Новые слова
коррозия · korroziyaржавчина · zangингибитор · ingibitorпротектор · protektor
Объяснение

Коррозия — это разрушение металла под действием окружающей среды. При химической коррозии металл реагирует непосредственно с окислителем (O₂, галогенами, H₂S, SO₂); при электрохимической коррозии присутствует электролит (влажность, солёная вода), и два соприкасающихся металла (или металл и примесь) образуют гальваническую пару, в которой разрушается более активный металл. Железо ржавеет во влажном воздухе: Fe – 2e⁻ → Fe²⁺, O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻, а в целом 4Fe + 6H₂O + 3O₂ → 4Fe(OH)₃ (ржавчина, Fe₂O₃·nH₂O). Хотя алюминий активен, его защищает плотная плёнка Al₂O₃. Способы защиты — покрытия краской, эмалью и пластмассой; металлические покрытия (цинк, хром, никель); добавление ингибиторов в агрессивную среду; создание сплавов (нержавеющая сталь); и электрохимическая защита — к конструкции присоединяют пластину более активного металла (протектор, например Zn или Mg), которая становится анодом и разрушается, а железо, будучи катодом, сохраняется. Цинковое покрытие защищает железо даже при царапине (Zn активнее), но если поцарапать оловянное покрытие, железо ржавеет быстрее, так как олово менее активно, чем железо.

Примеры
4Fe + 6H₂O + 3O₂ → 4Fe(OH)₃: 224 г Fe (4 моль) дают 4 моль Fe(OH)₃, M(Fe(OH)₃) = 107 г/моль, то есть 4 · 107 = 428 г ржавчины.
Если поцарапать покрытие луженой жестяной банки, железо ржавеет быстрее (Sn менее активно, поэтому Fe — анод). На оцинкованной железной кровле цинк становится анодом и расходуется, а железо сохраняется.
Работа в классе

Наблюдение (со взрослым): в трёх прозрачных стаканах находятся (1) простая вода, (2) солёная вода, (3) вода, покрытая слоем растительного масла. Положите в каждый один чистый стальной шуруп или небольшой железный предмет, наблюдайте неделю и записывайте результаты. Не используйте острые железные предметы (гвозди, иглы); проводите опыт со взрослым. Кислоты не используются.

Упражнения
1
Что такое коррозия? Назовите два её вида.
2
Если 224 г железа полностью заржавеет, сколько граммов Fe(OH)₃ образуется по реакции 4Fe + 6H₂O + 3O₂ → 4Fe(OH)₃? (M(Fe(OH)₃) = 107)
3
Сколько молей O₂ нужно для ржавления 8 моль Fe (4Fe + 3O₂ + 6H₂O → 4Fe(OH)₃)?
4
Почему алюминий долговечен на воздухе, хотя он активный металл?