Номер 4, страница 240 - гдз по химии 11 класс учебник Габриелян, Остроумов

Глава 6. Окислительно-восстановительные процессы. Параграф 33. Коррозия металлов и способы защиты от неё - номер 4, страница 240.

Условие.

4. Охарактеризуйте известные вам способы защиты металлов от коррозии. Какие из них вы бы отнесли к механическим, химическим, электрохимическим?

Решение.

Решение 2.

Коррозия представляет собой процесс разрушения металлов под воздействием окружающей среды. Для защиты от нее существуют различные методы, которые классифицируются на механические, химические и электрохимические.

Механические способы защиты

Основной принцип механической защиты заключается в физической изоляции поверхности металла от агрессивной среды (влаги, кислорода, химических реагентов) путем нанесения защитных покрытий. Эти покрытия создают барьер, препятствующий контакту металла со средой.

• Лакокрасочные и полимерные покрытия: нанесение красок, лаков, эмалей, а также различных пластмасс и резин. Это один из самых распространенных и доступных методов защиты.
• Металлические покрытия: нанесение на поверхность защищаемого металла слоя другого, более коррозионно-стойкого металла. Примером может служить лужение (покрытие стали оловом) или хромирование. Важно, чтобы покрытие было сплошным, так как при его нарушении может возникнуть контактная коррозия.
• Неметаллические неорганические покрытия: создание на поверхности металла слоев из силикатных эмалей, цемента, стекла, которые обладают высокой химической стойкостью.
• Смазочные материалы: временная защита изделий с помощью консистентных смазок, масел и других консервационных составов, например, на время транспортировки или хранения.

Ответ: К механическим способам относятся методы, изолирующие металл от внешней среды: нанесение лакокрасочных, полимерных, эмалевых покрытий, смазок, а также покрытие другими металлами, создающими барьер.

Химические способы защиты

Эти методы направлены на изменение химического состава поверхностного слоя самого металла либо на изменение свойств коррозионной среды для снижения ее агрессивности.

• Создание защитных пленок: обработка металла реагентами, в результате которой на его поверхности образуется прочная пленка из химических соединений, устойчивых к коррозии. К таким методам относятся:
  • Оксидирование (воронение): создание на поверхности стали плотной оксидной пленки ($Fe_3O_4$).
  • Фосфатирование: обработка поверхности растворами кислых фосфатов для получения пленки нерастворимых фосфатов, которая также улучшает адгезию краски.
  • Пассивация: обработка металла сильными окислителями (например, концентрированной азотной кислотой) для создания тончайшей, но очень плотной оксидной пленки, которая переводит металл в пассивное состояние, резко замедляя коррозию.
• Изменение состава среды:
  • Применение ингибиторов коррозии: добавление в агрессивную среду специальных веществ (ингибиторов), которые значительно замедляют или прекращают процесс коррозии. Они могут образовывать на поверхности металла защитные слои или замедлять электродные процессы.
  • Снижение агрессивности среды: например, удаление из воды растворенного кислорода (деаэрация) для предотвращения коррозии паровых котлов и систем отопления.

Ответ: К химическим способам относятся пассивация, оксидирование, фосфатирование, а также изменение свойств коррозионной среды путем введения ингибиторов или удаления агрессивных компонентов.

Электрохимические способы защиты

Данные методы основаны на законах электрохимии и заключаются в воздействии на электрохимические процессы, протекающие при коррозии.

• Катодная защита: защищаемую металлическую конструкцию делают катодом в искусственно созданной гальванической ячейке, что препятствует ее разрушению (окислению).
  • Протекторная защита: к защищаемому объекту (например, подводная часть корпуса корабля, подземный трубопровод) присоединяют протектор — кусок более активного металла (например, цинка, магния, алюминия). Протектор выступает в роли анода и разрушается сам, защищая основную конструкцию. Например, при защите железа цинком протекает процесс окисления цинка: $Zn - 2e^- \rightarrow Zn^{2+}$.
  • Защита внешним источником тока: защищаемый объект подключают к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока, а к положительному — вспомогательный анод. Это позволяет принудительно сделать защищаемый объект катодом.
• Анодная защита: этот метод применим только для металлов, склонных к пассивации в данной среде (например, нержавеющая сталь, титан). Защищаемый объект подключают к положительному полюсу источника тока и поддерживают потенциал, при котором на поверхности металла образуется и сохраняется устойчивая пассивная пленка.

Ответ: К электрохимическим способам относятся катодная защита (протекторная и с помощью внешнего источника тока) и анодная защита, основанные на управлении электродными потенциалами металла.