Решение: Коррозия железа под покрытием
Статья к заданиюКоррозия металлов
Прочитайте текст и выполните задания.
Коррозией называют разрушение металлов под действием химических или электрохимических процессов. Например, ржавление железа во влажном воздухе является примером коррозии. Однако разновидностей коррозии металлов немало.
По способу взаимодействия металла со средой принято выделять химическую и электрохимическую коррозию металла. При химической коррозии атомы металла подвергаются действию окислителей, входящих в состав среды. Электрохимическая коррозия может протекать при соприкосновении двух металлов с различной химической активностью и погружении их в раствор электролита, например, дождевой воды с растворённым углекислым газом. В результате происходит медленное растворение металлического материала с более высокой активностью, а второй металл, как правило, не корродирует.
Существует несколько основных методов защиты металла от коррозии:
создание коррозионно стойких сплавов;
изоляция поверхности металла антикоррозийными материалами;
снижение агрессивности среды, в которой производятся и эксплуатируются металлические изделия;
наложение внешнего тока, обеспечивающего электрохимическую защиту от коррозии.
Рассмотрите рисунки 1 и 2, на которых показаны железные изделия с покрытиями цинком и оловом соответственно. Определите вид коррозии, показанный на рисунках, и объясните, почему на рисунке 2 железо разрушается, а на рисунке 1 разрушения железа не происходит.
Решение по шагам
5 шаговНа обоих рисунках показана электрохимическая коррозия: два металла контактируют друг с другом в присутствии электролита и кислорода.
На рисунке 1 цинк активнее железа, поэтому цинк является анодом и окисляется. Железо является катодом и не разрушается.
$$\mathrm{Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-}$$Электроны переходят от цинка к железу, где восстанавливается кислород. Цинковое покрытие выполняет роль жертвенного анода и защищает железо даже при повреждении покрытия.
$$\mathrm{O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-}$$На рисунке 2 олово менее активно, чем железо, поэтому олово является катодом, а железо — анодом. Железо окисляется и переходит в раствор в виде ионов.
$$\mathrm{Fe \rightarrow Fe^{2+} + 2e^-}$$Поэтому при оловянном покрытии разрушение железа происходит, особенно если покрытие повреждено: образуется гальваническая пара, в которой железо является анодом.
На обоих рисунках показана электрохимическая коррозия. На рисунке 1 цинк активнее железа и является анодом: он окисляется, а железо является катодом и не разрушается. На рисунке 2 олово менее активно, чем железо, поэтому олово является катодом, а железо — анодом и окисляется до ионов $\mathrm{Fe^{2+}}$. Поэтому железо разрушается.
Этот ответ получен в разборе, но не сверен с официальным ключом из банка — проверьте выкладки, прежде чем заучивать результат.
Где здесь ошибаются
Указывать химическую коррозию вместо электрохимической.
Считать, что любое металлическое покрытие защищает железо независимо от природы металла.
Путать анод и катод.
Утверждать, что на рисунке 1 разрушается железо, хотя анодом является цинк.