Номер 5, страница 224 - гдз по химии 11 класс учебник Еремин, Кузьменко

Параграф 48. Цинк. Глава 4. Металлы побочных подгрупп - номер 5, страница 224.

Условие.

5. Почему оцинкованное ведро не ржавеет?

Решение.

Решение 2.

Почему оцинкованное ведро не ржавеет?

Оцинкованное ведро представляет собой изделие из стали (сплава на основе железа), покрытое тонким слоем цинка. Оно не ржавеет благодаря комплексной защите, которую обеспечивает цинковое покрытие. Эта защита осуществляется двумя основными механизмами.

1. Барьерная защита

Слой цинка физически изолирует стальную основу ведра от агрессивной внешней среды — в первую очередь, от кислорода и влаги. Ржавчина, являющаяся гидратированным оксидом железа (III), образуется в результате электрохимической реакции железа с кислородом в присутствии воды. Пока цинковое покрытие остается неповрежденным, оно служит надежным барьером и не позволяет коррозии начаться.

2. Электрохимическая (протекторная) защита

Это ключевой и наиболее важный аспект защиты, который проявляется при нарушении целостности покрытия (появлении царапин, сколов). Цинк является химически более активным металлом, чем железо. В электрохимическом ряду напряжений металлов стандартный электродный потенциал цинка ($E^0_{Zn^{2+}/Zn} = -0,76$ В) значительно ниже, чем у железа ($E^0_{Fe^{2+}/Fe} = -0,44$ В).

Когда в месте повреждения оба металла (цинк и железо) вступают в контакт в присутствии электролита (например, обычной воды или конденсата), они образуют гальваническую пару. В этой паре более активный металл — цинк — выполняет роль анода и подвергается окислению (разрушению), в то время как менее активное железо становится катодом и защищается от коррозии. Происходят следующие процессы:

• На аноде (цинк) происходит окисление: $Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-$
• На катоде (железо) происходит восстановление кислорода: $O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-$

Таким образом, цинк "жертвует" собой, защищая железо от ржавления. Этот процесс будет продолжаться до тех пор, пока вблизи поврежденного участка остается цинк. Именно поэтому такая защита называется протекторной или жертвенной.

Ответ: Оцинкованное ведро не ржавеет, так как слой цинка обеспечивает двойную защиту: во-первых, он создает физический барьер, изолирующий железо от влаги и кислорода, а во-вторых, при повреждении покрытия цинк, как более активный металл, вступает в электрохимическую реакцию первым, корродируя вместо железа и тем самым защищая его (протекторная защита).