Опыт 2. Коррозия железа в результате различного доступа кислорода

1. Окисление железа приводит в первую очередь к образованию ионов Fe²⁺ в водной среде. Как обнаружить их появление? Чувствительным реактивом на эти ионы является комплексная соль K₃[Fe(CN)₆]. Убедитесь в том, что добавление реагента K₃[Fe(CN)₆] позволяет обнаружить ионы Fe²⁺ по образованию характерной комплексной соли синего цвета. Для этого в пробирку налейте несколько капель водного раствора сульфата железа FeSO₄ и добавьте 1-2 капли водного раствора К₃[Fe(CN)₆]. Напишите уравнение реакции.

2. На обезжиренную сухую железную пластинку поместите каплю специального реактива, состоящего из 3% - ного водного раствора NaCl с добавкой комплексной соли K₃[Fe(CN)₆] и фенолфталеина. Ионы соли NaCl обеспечивают ионную проводимость среды, в которой протекает коррозия железа; K₃[Fe(CN)₆] – реактив на ионы Fe²⁺, фенолфталеин – индикатор, цвет которого меняется на малиновый в щелочной среде.

3. Изучите изменение окраски в центре капли и по ее окружности. Коррозия железа вызвана неоднородностью коррозионной среды, обусловленной в данном случае неравномерной аэрацией капли (неодинаковым доступом воздуха к поверхности металла на границе капли, где она тоньше, и в центре капли). Поэтому в образующемся концентрационном коррозионном микрогальваническом элементе часть смоченной поверхности металла на периферии капли становится катодным участком, на который «стекают» электроны с участка поверхности железа в центре капли, а центральная часть смоченной поверхности металла становится анодным участком, дефицит электронов на котором восполняется окислением металла (выходом ионов Fe²⁺ c поверхности металла в раствор).

4. Приведите реакции, отражающие схему работы образующегося коррозионного микрогальванического элемента. Как эта схема согласуется с тем, что вы наблюдаете: появление синего окрашивания в центре капли и кольца малинового цвета – по периметру капли?

5. Спустя некоторое время, ионы, образующиеся на анодном и катодном участках смоченной поверхности железа, взаимодействуют между собой. Что при этом образуется и что наблюдается? Напишите уравнения реакций, приводящих к появлению ржавчины на поверхности железной пластинки.

Опыт 3. Влияние хлорид - ионов на коррозию алюминия

В две пробирки поместите по 1-2 кусочка алюминия и добавьте в одну из пробирок 2-3 мл раствора CuSO₄ в другую – столько же CuCl₂ той же концентрации. Убедитесь в том, что отношение Al к растворам взятых солей различно.

В пробирку, содержащую CuSO₄, добавьте небольшое количество кристаллического NaCl. Что наблюдается?

Вопросы:

1. Доказав с помощью значений стандартных электродных потенциалов металлов возможность реакции

Al + Cu²⁺ ……,

объясните, почему данная ОВР идет только в присутствии ионов Cl^ . Роль этих ионов как активаторов коррозии выражается в том, что они встраиваются в координационную сферу иона металла-комплексообразователя, образуя устойчивый комплексный ион и давая растворимую комплексную соль. Напишите уравнение реакции растворения оксидной пленки Al₂O₃ на поверхности Al за счет комплексообразования в молекулярной и ионной формах:

Al₂O₃ + 8NaCl + 3H₂O  ……….,

в результате которой среда начинает контактировать с поверхностью “чистого” Al.

2. Обратите внимание на изменение рН среды, в которой начинается ОВР – восстановление ионов Cu²⁺ алюминием и образование микрогальванических элементов.

3. Напишите схему процессов, протекающих на электродах образовавшихся микрогальванических элементов, с учетом рН среды при написании катодной полуреакции.

4. Сделайте вывод об особенностях влияния морской воды (содержащей ионы Cl^) на коррозию сплавов (в том числе – стали) по сравнению с пресной водой при прочих равных условиях.

Оформите результаты опыта в виде таблицы.

Металл	Al
Электролит	CuSO4	CuCl2	CuSO4 + NaClкр.
Наблюдаемые явления
Ионно-электронные схемы процесса		а) реакция образования микрогальванических элементов б) процессы в микрогальванических элементах	а) б)