✔ вопрос, страница 178 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

Ежегодно около четверти металлургических предприятий мира работают на восполнение потерь от коррозии. Что такое коррозия и как уменьшить потери от неё?

Что такое коррозия

Коррозия — это самопроизвольное разрушение металлов и их сплавов в результате их химического, электрохимического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. По своей сути, это окислительно-восстановительный процесс, в ходе которого металл окисляется, переходя в ионное состояние (образуя оксиды, гидроксиды, соли).

Наиболее известный пример коррозии — ржавление железа. Этот процесс происходит при одновременном воздействии кислорода и воды (или влаги). Образующийся продукт — ржавчина — представляет собой гидратированный оксид железа(III) ($Fe_2O_3 \cdot nH_2O$).

Различают два основных вида коррозии:

• Химическая коррозия протекает в средах, не проводящих электрический ток (сухие газы, нефтепродукты). Металл напрямую взаимодействует с агрессивным веществом. Пример — образование окалины на стали при высоких температурах: $3Fe + 2O_2 \rightarrow Fe_3O_4$.
• Электрохимическая коррозия является наиболее распространенным типом. Она возникает, когда металл контактирует с электролитом (вода с растворенными солями, кислоты, щелочи, влажная почва). На поверхности металла образуются микроскопические гальванические элементы. Одни участки (анодные) разрушаются, отдавая электроны ($Me \rightarrow Me^{n+} + ne^-$), а на других участках (катодных) происходит восстановление окислителя из среды (например, кислорода: $O_2 + 2H_2O + 4e^- \rightarrow 4OH^-$).

Ответ: Коррозия — это процесс разрушения металлов под воздействием окружающей среды, чаще всего представляющий собой электрохимическое окисление.

Как уменьшить потери от неё

Для уменьшения потерь от коррозии и защиты металлических изделий существует множество методов, которые можно разделить на несколько групп:

1. Защитные покрытия. Изоляция металла от агрессивной среды.
   • Металлические покрытия: Нанесение слоя другого металла. Бывают анодными (например, цинкование стали), которые защищают основной металл даже при повреждении покрытия (жертвенная защита), и катодными (например, лужение — покрытие оловом), которые эффективны только при полной целостности.
   • Неметаллические покрытия: Наиболее распространенный способ. Включает нанесение лаков, красок, эмалей, полимерных материалов (пластик), а также создание оксидных или фосфатных пленок на поверхности металла (пассивация, оксидирование).
2. Легирование. Изменение химического состава самого металла. Создание сплавов, устойчивых к коррозии. Классический пример — нержавеющая сталь, в которой добавка хрома ($>13\%$) приводит к образованию на поверхности тонкой, прочной и самовосстанавливающейся пассивной пленки оксида хрома ($Cr_2O_3$).
3. Изменение свойств коррозионной среды.
   • Удаление из среды агрессивных компонентов. Например, удаление растворенного кислорода из воды (деаэрация) для защиты котлов и трубопроводов.
   • Введение ингибиторов — веществ, которые в малых концентрациях замедляют или полностью прекращают процесс коррозии.
4. Электрохимическая защита. Изменение электрического потенциала защищаемой конструкции.
   • Катодная защита: Защищаемый объект делают катодом. Это достигается либо присоединением к нему более активного металла (протектора или «жертвенного анода», например, из цинка или магния), который будет разрушаться вместо основного изделия, либо подключением к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока. Этот метод широко используется для защиты подземных трубопроводов, морских судов и портовых сооружений.
   • Анодная защита: Защищаемое изделие делают анодом и поддерживают в пассивном состоянии с помощью внешнего источника тока. Метод применим только для металлов, способных к пассивации (титан, нержавеющая сталь) в очень агрессивных средах (например, в концентрированных кислотах).

Ответ: Потери от коррозии можно уменьшить путем нанесения защитных покрытий (краски, другие металлы), создания коррозионно-стойких сплавов (легирование), обработки агрессивной среды (добавление ингибиторов) и применения методов электрохимической защиты (катодной или анодной).