Две железные пластинки, частично покрытые одна оловом, другая медью, находятся во влажном воздухе. На какой из этих пластинок быстрее образуется ржавчина? Почему? Составьте электронные уравнения анодного и катодного процессов коррозии этих пластинок. Каков состав продуктов коррозии железа?

Ответ:

Ржавчина быстрее образуется на железной пластинке, покрытой оловом. Это связано с электрохимической природой коррозии, возникающей в присутствии влаги и кислорода. Рассмотрим причины и процессы подробнее:

1. Электрохимическая природа коррозии
   Коррозия железа во влажной среде – это электрохимический процесс, где железо (Fe) окисляется на аноде, а кислород (O₂) восстанавливается на катоде. Покрытие металлом влияет на электрохимические потенциалы и распределение анодных и катодных участков.

2. Влияние покрытия

• Олово более благородный металл, чем железо (имеет более высокий электродный потенциал). Если на железной пластинке оловянное покрытие нарушено, то железо становится анодом, а олово – катодом. В этом случае железо корродирует быстрее из-за гальванического взаимодействия.
• Медь также более благородна, чем железо, но разница потенциалов между медью и железом больше, чем между оловом и железом. На пластинке с медным покрытием железо также корродирует, но образование ржавчины происходит медленнее, так как медь катализирует образование плотных продуктов коррозии (например, оксидов и гидроксидов меди), которые защищают металл.

Таким образом, пластинка с оловянным покрытием подвержена более интенсивной коррозии железа, особенно при наличии повреждений покрытия.

3. Электронные уравнения процессов коррозии

   • Анодный процесс (окисление железа):

     $$\text{Fe} \rightarrow \text{Fe}^{2+} + 2e^-$$

     В дальнейшем ионы $\text{Fe}^{2+}$ могут окисляться до $\text{Fe}^{3+}$.

   • Катодный процесс (восстановление кислорода): Во влажном воздухе кислород восстанавливается в присутствии воды:

     $$\text{O}_2 + 4e^- + 2\text{H}_2\text{O} \rightarrow 4\text{OH}^-$$

4. Состав продуктов коррозии железа
   Продукты коррозии зависят от условий, но основным компонентом ржавчины является гидратированный оксид железа. Примеры составов ржавчины:

   • $\text{Fe(OH)}_3$ (гидроксид железа(III));
   • $\text{Fe}_2\text{O}_3 \cdot n\text{H}_2\text{O}$ (гидратированный оксид железа);
   • Смеси других оксидов и гидроксидов железа.

Итак, из-за гальванической коррозии на пластинке с оловом ржавчина будет образовываться быстрее, чем на пластинке с медью, при условии повреждения покрытия.