ГДЗ по химии 9 класс, базовый уровень учебник Габриелян, Остроумов — страница 183

      Отчёт по эксперименту «Изучение коррозии железных гвоздей»

   Подготовка и определение среды растворов с помощью индикатора (сок белокочанной капусты)
   Сок белокочанной капусты — хороший природный индикатор: в кислой среде он становится розово красным, в нейтральной — фиолетовым, в щелочной — сине зелёным или зелёным.
   В ходе подготовки я определил среду в каждом растворе:
   Вода приобрела фиолетовую окраску — среда нейтральная.
   Раствор хлорида натрия тоже стал фиолетовым — среда нейтральная.
   Уксусная кислота окрасилась в розово красный цвет — кислая среда.
   Раствор соды дал сине зелёную окраску — слабощелочная среда.
   Раствор аммиака приобрёл ярко зелёный, почти изумрудный оттенок — щелочная среда.

Наблюдения через сутки:
   В чистой воде коррозия проявилась слабо: на гвозде появились едва заметные бурые пятна, преимущественно на острых участках. Сам раствор почти не изменился.
   В растворе хлорида натрия коррозия была выраженной: на гвозде образовалось много рыхлой ржавчины, раствор помутнел, на дне появились хлопья осадка.
   В уксусной кислоте разрушение металла оказалось особенно сильным. Было заметно, что в некоторых местах гвоздь стал тоньше. У поверхности гвоздя появлялись мелкие пузырьки газа, а раствор слегка пожелтел.
   В растворе соды коррозия практически не наблюдалась. Гвоздь оставался блестящим, лишь местами мог появиться очень лёгкий налёт.
   В растворе аммиака картина была промежуточной: иногда появлялся слабый налёт, иногда – небольшие потемнения, а сам раствор мог слегка потемнеть.

Закономерности и их объяснение:
   Одна из главных закономерностей — влияние электролитов на скорость коррозии. Даже если среда нейтральная, наличие растворённых солей (как в случае с NaCl) сильно ускоряет ржавление. Это связано с тем, что коррозия железа — электрохимический процесс: для него важно, чтобы среда хорошо проводила ток. Ионы натрия и хлора повышают электропроводность раствора. Кроме того, хлорид ионы агрессивны: они способны разрушать тонкие защитные оксидные плёнки на железе и облегчать переход ионов железа в раствор.
   Ещё одна чёткая закономерность — разрушительное действие кислой среды. В уксусной кислоте железо не только корродирует электрохимически, но и растворяется напрямую с выделением газа. Именно выделение водорода я и наблюдал в виде пузырьков.
   Щелочная среда, напротив, замедляет коррозию. В растворе соды разрушение металла почти не шло. При высоком pH концентрация ионов водорода мала, поэтому восстановление водорода на катоде практически невозможно. При этом на поверхности железа могут формироваться более плотные и устойчивые гидроксидные слои, которые тормозят дальнейшее окисление.
   Раствор аммиака — особый случай. Несмотря на щелочную реакцию, аммиак способен образовывать растворимые комплексы с ионами металлов. Из за этого локальная коррозия всё таки возможна, и защитный эффект получается менее надёжным, чем в растворе соды.

   Разница в коррозии на разных участках гвоздя
   Коррозия распределялась по гвоздю неравномерно. Быстрее всего она проявлялась на остром кончике и кромках: именно там первыми появлялись бурые пятна. Причина в особенностях строения металла: на острых краях и кромках больше дефектов кристаллической решётки и механических напряжений.
   На шляпке гвоздя коррозия тоже могла быть заметной. Из за формы на шляпке дольше удерживается тонкая влажная плёнка, поддерживающая электрохимические процессы. К тому же на штампованных поверхностях часто остаются остаточные напряжения — они тоже ускоряют окисление.
   На ровной боковой поверхности коррозия шла более равномерно, но всё равно проявлялась пятнами. Это связано с неоднородностью самого металла — разными включениями, микропримесями и загрязнениями. Каждая такая неоднородность формирует свою микропару «анод–катод», из за чего ржавчина появляется локально.

Выводы
   Коррозия железа — преимущественно электрохимический процесс, поэтому даже нейтральные растворы солей заметно ускоряют ржавление за счёт повышения электропроводности и агрессивного действия хлорид ионов.
   Кислоты особенно сильно разрушают железо: здесь сочетаются электрохимические механизмы и прямое растворение металла с выделением водорода.
   Щелочные и слабощелочные растворы замедляют коррозию, так как подавляют некоторые катодные процессы и способствуют образованию более устойчивых поверхностных слоёв, но полностью не останавливают окисление при доступе кислорода.
   Геометрия и состояние поверхности металла определяют, где коррозия начнётся раньше: острые кромки, участки с напряжениями и неоднородностями становятся анодами и разрушаются быстрее.

   Металлургия представляет собой отрасль науки и промышленности занимающуюся получением металлов и их сплавов.