Номер 9, страница 40 - гдз по химии 8 класс учебник Оспанова, Аухадиева

9. Какие экологические проблемы приводят к коррозии металлов? Приведите примеры.

Коррозия — это процесс разрушения металлов под воздействием окружающей среды. Экологические проблемы, вызванные деятельностью человека, создают более агрессивную среду и значительно ускоряют коррозионные процессы.

Кислотные дожди

Это одна из главных причин ускоренной коррозии в промышленных районах. Кислотные дожди образуются, когда оксиды серы ($SO_2$, $SO_3$) и азота ($NO_x$), выбрасываемые в атмосферу при сжигании ископаемого топлива, реагируют с атмосферной влагой. В результате образуются серная ($H_2SO_4$) и азотная ($HNO_3$) кислоты.

$SO_3 + H_2o \rightarrow H_2SO_4$

Выпадая на землю, эти кислоты создают кислую среду, которая является сильным электролитом и ускоряет электрохимическую коррозию металлов, особенно железа и его сплавов. Ионы водорода ($H^+$) выступают в роли катализатора, облегчая растворение металла.

$Fe + 2H^+ \rightarrow Fe^{2+} + H_2 \uparrow$

Примеры: Ускоренное ржавление стальных мостов, кузовов автомобилей, металлических крыш и памятников в крупных городах и промышленных зонах. Бронзовые статуи покрываются зеленым налетом (патина) значительно быстрее.

Загрязнение атмосферы агрессивными газами и частицами

Помимо оксидов, вызывающих кислотные дожди, в атмосфере присутствуют и другие загрязнители, усиливающие коррозию.

• Хлориды ($Cl^-$). Попадают в воздух с солевыми аэрозолями в приморских районах, а также в результате использования противогололедных реагентов и некоторых промышленных процессов. Ионы хлора способны разрушать защитную оксидную пленку на поверхности многих металлов, включая нержавеющую сталь и алюминий, вызывая опасную точечную (питтинговую) коррозию.

• Сероводород ($H_2S$). Выбросы целлюлозно-бумажных комбинатов, нефтеперерабатывающих заводов и животноводческих комплексов. Этот газ особенно агрессивен по отношению к меди, серебру и их сплавам, вызывая их потемнение из-за образования сульфидов.

$4Cu + 2H_2S + O_2 \rightarrow 2Cu_2S + 2H_2O$

• Твердые частицы (сажа, пыль). Оседая на металлической поверхности, они гигроскопичны, то есть притягивают и удерживают влагу. Под слоем таких отложений образуются застойные зоны с повышенной концентрацией влаги и растворенных в ней агрессивных веществ, что приводит к интенсивной локальной коррозии.

Примеры: Коррозия и выход из строя электрических контактов из меди и серебра. Появление ржавых точек на изделиях из нержавеющей стали в прибрежных городах. Ржавление металлических конструкций под слоем промышленной пыли.

Загрязнение воды и почвы

Сброс промышленных и бытовых сточных вод, использование агрохимикатов и противогололедных солей приводит к загрязнению рек, озер, грунтовых вод и почвы.

Растворенные в воде соли, кислоты и другие химические соединения значительно повышают ее электропроводность, превращая ее в активный электролит. Это резко ускоряет все виды электрохимической коррозии для металлов, контактирующих с такой средой (корабли, портовые сооружения, трубопроводы, сваи мостов).

Примеры: Интенсивная коррозия подводной части корпусов судов в загрязненных акваториях портов. Разрушение и протечки подземных стальных трубопроводов и резервуаров из-за контакта с загрязненными грунтовыми водами или почвой. Коррозия арматуры в железобетонных опорах мостов из-за проникновения солей, используемых для борьбы с гололедом.

Ответ: Основные экологические проблемы, приводящие к коррозии металлов, — это кислотные дожди, загрязнение атмосферы агрессивными газами (оксидами серы и азота, сероводородом, хлоридами) и твердыми частицами, а также загрязнение воды и почвы промышленными стоками, солями и химикатами. Все эти факторы создают химически агрессивную среду (электролит), которая многократно ускоряет процессы электрохимического разрушения металлических конструкций и изделий.