Номер 7, страница 94, часть 2 - гдз по химии 11 класс учебник Оспанова, Аухадиева

7. Почему покрытие из меди применяется только как защитно-декоративное?

7. Покрытие из меди применяется в основном как защитно-декоративное, а не чисто защитное, из-за её электрохимических свойств по отношению к наиболее часто защищаемому металлу — стали (сплаву на основе железа).

С одной стороны, медь обладает высокими декоративными свойствами. Она имеет характерный приятный розовато-золотистый цвет и хорошо полируется до зеркального блеска. Со временем под воздействием атмосферы медь покрывается патиной — плотной плёнкой оксидов и солей, которая может иметь различные оттенки (чаще всего зеленоватые) и также ценится за свой декоративный вид в архитектуре и искусстве. Кроме того, медные покрытия часто наносят в качестве подслоя перед никелированием или хромированием для улучшения сцепления последующих слоёв и выравнивания поверхности.

С другой стороны, защитные функции медного покрытия для стали весьма ограничены. Это связано с положением меди и железа в электрохимическом ряду активности металлов. Стандартный электродный потенциал меди ($E^0(Cu^{2+}/Cu) = +0.34$ В) является более положительным, чем у железа ($E^0(Fe^{2+}/Fe) = -0.44$ В). Это означает, что медь — электрохимически менее активный (более благородный) металл, чем железо.

Такой тип покрытия, где покрывающий металл менее активен, чем основной, называется катодным. Пока медное покрытие является сплошным, без пор и механических повреждений, оно надёжно изолирует сталь от контакта с коррозионной средой и выполняет барьерную защитную функцию. Однако при появлении малейшего дефекта (царапины, трещины, поры) в присутствии влаги (электролита) образуется гальванический элемент, в котором:

• Более активный металл — железо (основа изделия) — становится анодом и начинает интенсивно корродировать (разрушаться).
• Менее активный металл — медь (покрытие) — становится катодом, на котором протекают процессы восстановления окислителя (например, кислорода), и сама медь при этом не разрушается.

В результате в месте повреждения возникает локальная коррозия, которая протекает даже с большей скоростью, чем коррозия стали без всякого покрытия. Таким образом, катодное медное покрытие не только перестаёт защищать основной металл при нарушении его целостности, но и, наоборот, ускоряет его разрушение.

В отличие от меди, покрытия из более активных металлов (например, цинка или кадмия), называемые анодными, продолжают защищать сталь даже при повреждении, корродируя сами (т.н. протекторная защита).

Именно поэтому медь не используется как самостоятельное противокоррозионное покрытие для стальных изделий, работающих в агрессивных средах. Её применение оправдано либо в сухих условиях, либо в декоративных целях, либо в качестве промежуточного слоя в многослойных защитных системах (например, медь-никель-хром), где верхние слои обеспечивают герметичность и основную защиту.

Ответ: Покрытие из меди является катодным по отношению к стали (железу), так как медь — менее активный металл. При нарушении целостности такого покрытия (появлении царапин или пор) образуется гальваническая пара, в которой сталь, выступая в роли анода, начинает корродировать с ускоренной скоростью. Из-за этого медь не может обеспечить надёжную противокоррозионную защиту и используется в основном из-за своих высоких декоративных качеств или как технологический подслой.