Номер 13, страница 175 - гдз по химии 9 класс проверочные и контрольные работы Габриелян, Лысова

13. Кузов автомобиля — конструкция из листовой стали. Сталь со временем окисляется под воздействием воды, кислорода, агрессивной дорожной среды, образуя ржавчину. Наиболее эффективным средством защиты кузова считается оцинковка — покрытие металла слоем цинка. Как работает эта защита?

Защита стального кузова автомобиля с помощью оцинковки является комбинированной и работает благодаря двум основным механизмам: барьерной и электрохимической защите.

Барьерная (механическая) защита заключается в том, что сплошной слой цинка физически изолирует сталь от контакта с агрессивной внешней средой, такой как вода, кислород и дорожные реагенты. Пока цинковое покрытие не повреждено, сталь под ним не подвергается коррозии, так как у коррозионных агентов нет к ней доступа.

Электрохимическая (протекторная) защита является наиболее важным аспектом и проявляется при нарушении целостности покрытия, например, при появлении царапин или сколов. В этом случае сталь (основной компонент которой — железо $Fe$) и цинк ($Zn$) в присутствии влаги (электролита) образуют гальваническую пару. В этой паре цинк выступает в роли более активного металла. Если посмотреть на стандартные электродные потенциалы, то у цинка он более отрицательный ($E^0_{Zn^{2+}/Zn} \approx -0.76$ В), чем у железа ($E^0_{Fe^{2+}/Fe} \approx -0.44$ В). Это означает, что в образовавшейся микробатарейке цинк будет анодом, а железо — катодом. В результате цинк будет окисляться (корродировать), отдавая свои электроны, а железо, принимая их, будет защищено от окисления.

Протекающие процессы можно описать следующими реакциями:

На аноде (цинк) происходит окисление:

$Zn \rightarrow Zn^{2+} + 2e^-$

На катоде (железо) происходит восстановление кислорода, растворенного в воде:

$O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-$

Таким образом, цинк "жертвует" собой, чтобы защитить сталь. Этот процесс называется протекторной или жертвенной защитой и продолжается до тех пор, пока вблизи повреждения присутствует цинковое покрытие.

Ответ: Цинковое покрытие защищает сталь от коррозии двумя способами. Во-первых, оно служит физическим барьером, предотвращая контакт стали с водой и кислородом. Во-вторых, если покрытие повреждено, цинк, будучи более химически активным металлом, чем железо, вступает в электрохимическую реакцию первым и разрушается сам, защищая сталь от ржавчины (это называется протекторной или жертвенной защитой).