Опыт 2. Значение защитных пленок в процессе коррозии

Опустить гранулу алюминия на минуту в раствор щёлочи (в пробирке), затем промыть водой, вытереть фильтровальной бумагой и поместить в фарфоровую чашку в раствор нитрата ртути Hg(NO₃)₂ . Вынуть гранулу, промыть водой и наблюдать за изменением поверхности на воздухе. Каков состав вещества, появляющегося на поверхности алюминия? Снять порошок фильтровальной бумагой и поместить алюминий в пробирку с водой. Какой газ выделяется? Сделать вывод о роли пленки Al₂O₃, мешающей алюминию проявлять свою высокую активность. Составить схему образующейся гальванопары.

Алюминий очень активный металл, его Е ⁰ = –1,663 В. Однако алюминий при комнатной температуре не изменяется на воздухе, поскольку его поверхность покрыта тонкой плёнкой оксида, обладающей очень сильным защитным действием.

При действии на алюминий водных растворов щелочей слой оксида растворяется, причём образуется алюминаты — соли, растворимые в воде, содержащие алюминий в составе аниона:

Al₂O₃ + NaOH → NaAlO₂ — метаалюминат Na;

или:

Al₂O₃ + 2NaOH + 3H₂O = 2Na[Al(OH)₄].

Алюминий, лишённый защитной плёнки, взаимодействует с водой, вытесняя из неё водород:

2Al + 6H₂O = 2Al(OH) ₃ + 3H₂↑.

Далее происходит обменная реакция c нитратом ртути (II):

2Al + 3Hg(NO₃)₂ = 3Hg + 2Al(NO₃)₃.

Возникает коррозионная гальванопара в нейтральной среде:

(–) Al │H₂O, O₂ │Hg (+);

Е ⁰ Al³⁺/Al= –1,67 B;

Е ⁰ Hg²⁺/Hg= +0,79 B.

Анод Al⁰ – 3 ē → Al³⁺ (окисление);

катод 2H₂O + O₂ + 4 ē = 4OH^– (восстановление на ртути).

Таким образом, происходит коррозия алюминия с кислородной деполяризацией. Продукт коррозии в нейтральной среде — гидроксид алюминия (рыхлые белые хлопья):

Al³⁺ + OH^– = Al(OH)₃↓.

Опыт 3. Коррозия при контакте двух различных металлов

В фарфоровую чашку налить 0,1 н. раствор серной кислоты, опустить в неё кусочек цинка. Наблюдать медленное выделение газа. Опустить в фарфоровую чашку пластинку меди, не доводя ее до соприкосновения с цинком. Отметить, выделяется ли газ на медной пластинке. Подвести медную пластинку к цинку так, чтобы она контактировала с цинком. Какой газ выделяется на поверхности медной пластинки? Объяснить его выделение на меди в этом случае. Составить схему образующейся гальванопары. Как влияет контакт с медью на коррозию цинка?

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. К какому типу коррозии можно отнести окисление железа хлором?

2. Может ли протекать электрохимическая коррозия в отсутствие электролита?

3. Почему химически чистое железо является более стойким против коррозии, чем техническое железо? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов, происходящих при коррозии технического железа во влажном воздухе и в сильнокислой среде.

4. В раствор соляной кислоты поместили две цинковые пластинки, одна из которых частично покрыта никелем. В каком случае процесс коррозии цинка происходит интенсивнее? Ответ мотивируйте, составив уравнения соответствующих процессов.

5. Железное изделие покрыто свинцом. Составьте уравнения анодного и катодного процессов коррозии этого изделия при нарушении целостности покрытия во влажном воздухе и в растворе соляной кислоты. Какие продукты коррозии образуются в первом и во втором случаях?

6. Алюминий склепан с медью. Какой из металлов будет подвергаться коррозии, если эти металлы попадут в кислую среду? Составьте схему гальванического элемента, образующегося при этом. Подсчитайте ЭДС этого элемента для стандартных условий.

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА
«ЗАЩИТА ОТ КОРРОЗИИ»

Цель работы: исследование процессов, протекающих при осуществлении различных методов защиты металлов от коррозии