Номер 3, страница 182 - гдз по химии 9 класс учебник Габриелян, Остроумов

3. Перечислите способы защиты от коррозии.

Коррозия — это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического, электрохимического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. Для борьбы с этим явлением существует множество способов защиты, которые можно сгруппировать по принципу их действия.

1. Защитные покрытия

Наиболее универсальный и распространенный метод, суть которого заключается в изоляции поверхности металла от агрессивной среды с помощью нанесения защитного слоя. Покрытия бывают нескольких видов:
- Металлические покрытия: на поверхность изделия наносят слой другого металла. Они делятся на анодные и катодные.
-- Анодные покрытия (например, цинкование или кадмирование стали). Металл покрытия (цинк) электрохимически более активен, чем защищаемый металл (железо). При повреждении покрытия корродирует цинк, защищая сталь. Этот эффект называется протекторной защитой.
-- Катодные покрытия (например, лужение, никелирование или хромирование стали). Металл покрытия (олово, никель) менее активен, чем железо. Такое покрытие эффективно только при полной целостности. При его повреждении образуется гальваническая пара, в которой железо становится анодом и разрушается даже интенсивнее, чем без покрытия.
- Неметаллические покрытия:
-- Лакокрасочные материалы: краски, лаки, эмали. Создают на поверхности механический барьер, препятствующий доступу влаги и кислорода.
-- Полимерные покрытия: пластмассы, каучуки, наносимые в виде пленок или слоев.
-- Силикатные эмали: стекловидные покрытия, обладающие высокой химической стойкостью и термостойкостью.
-- Оксидные и фосфатные пленки: создаются на поверхности металла путем химической или электрохимической обработки (например, воронение стали, анодирование алюминия). Эти пленки прочно связаны с основным металлом и служат барьером для коррозии.

Ответ: Способ защиты, основанный на нанесении на поверхность металла слоя другого материала (металла, краски, полимера, эмали), который изолирует его от агрессивной среды.

2. Электрохимическая защита

Этот комплекс методов основан на изменении электрохимических характеристик защищаемой металлической конструкции, что приводит к значительному замедлению коррозии.
- Катодная защита: защищаемый объект делают катодом в электрохимической ячейке. Этого достигают двумя путями:
-- Протекторная защита: к конструкции присоединяют протектор — электрод из более активного металла (например, магния, цинка или алюминия). Протектор становится анодом и разрушается со временем, в то время как основная конструкция (катод) остается защищенной. Метод применяется для защиты корпусов судов, трубопроводов, мостов.
-- Защита внешним током: защищаемую конструкцию подключают к отрицательному полюсу внешнего источника постоянного тока, превращая ее в катод. К положительному полюсу подключают вспомогательный (анодный) электрод. Этот метод эффективен для защиты крупных объектов, таких как магистральные трубопроводы.
- Анодная защита: применяется для защиты металлов, способных к пассивации (нержавеющие стали, титан, алюминий). Конструкцию подключают к положительному полюсу источника тока, что приводит к образованию на ее поверхности тонкой и прочной защитной (пассивной) оксидной пленки, которая и препятствует коррозии.

Ответ: Способ защиты, при котором коррозия замедляется путем превращения защищаемого объекта в катод (катодная защита) или путем его принудительной пассивации (анодная защита) с помощью внешнего электрического тока или контакта с протектором.

3. Изменение свойств коррозионной среды

Коррозию можно замедлить, снизив агрессивность среды, в которой эксплуатируется металлическое изделие.
- Удаление агрессивных компонентов: из среды удаляют вещества, вызывающие коррозию. Например, удаление растворенного кислорода из воды (деаэрация) для защиты паровых котлов или осушение воздуха для предотвращения атмосферной коррозии.
- Введение ингибиторов коррозии: в среду вводят специальные вещества (ингибиторы), которые даже в малых концентрациях резко замедляют или прекращают коррозию. Они могут образовывать на поверхности металла защитные пленки (пассиваторы) или замедлять одну из электрохимических реакций (катодные или анодные ингибиторы). Применяются в системах охлаждения, при кислотном травлении металлов.

Ответ: Способ защиты, заключающийся в обработке окружающей среды с целью снижения ее коррозионной активности, например, путем удаления агрессивных компонентов или добавления веществ-замедлителей (ингибиторов).

4. Создание коррозионно-стойких сплавов (Легирование)

Один из наиболее эффективных способов — это создание материалов, которые сами по себе устойчивы к коррозии в конкретных условиях эксплуатации. Основным методом является легирование — введение в состав основного металла специальных добавок (хрома, никеля, молибдена, титана и др.), которые изменяют его структуру и химические свойства. Классическим примером является нержавеющая сталь — сплав железа с хромом ($>13\%$), который на воздухе покрывается тончайшей пассивной пленкой оксида хрома, защищающей его от ржавления.

Ответ: Способ защиты, основанный на создании и использовании металлических сплавов, легированных компонентами, которые придают им высокую собственную устойчивость к коррозии.

5. Рациональное конструирование

Правильное проектирование изделий и сооружений позволяет избежать создания условий, благоприятствующих развитию коррозии. Основные принципы:
- Исключение застойных зон, щелей, карманов, где могут скапливаться влага и грязь.
- Обеспечение хорошего дренажа и проветривания конструкции.
- Предотвращение контакта разнородных металлов или их электрическая изоляция друг от друга во избежание интенсивной контактной (гальванической) коррозии.
- Придание конструкциям гладкой формы, без острых углов и кромок, которые являются концентраторами напряжений и коррозии.
- Снижение механических напряжений в конструкции, так как напряженные участки корродируют быстрее.

Ответ: Способ защиты, заключающийся в таком проектировании изделий и конструкций, при котором минимизируются или полностью исключаются факторы, способствующие возникновению и развитию коррозионных процессов.