Korozja to po prostu utlenianie metalu przez otoczenie, a matura lubi ubierać to w opisy „pewnego pierwiastka z bloku d”, który trzeba zidentyfikować i ocenić, czy wyprze inny metal z roztworu. Otóż wszystko sprowadza się do jednej reguły: metal o niższym potencjale wypiera ten o wyższym. Wziąłem trzy zadania, bo lekcja jest krótka, ale konkretne. Lecimy.
Trzy zadania z korozji i aktywności metali
Miedź ulega korozji w wilgotnym powietrzu w obecności tlenu i dwutlenku węgla. Bladozielony produkt (hydroksosól wodorotlenku miedzi i kwasu węglowego) nazywany jest patyną. Zapisz równanie reakcji otrzymywania patyny.
Pokaż rozwiązanie
Patyna to hydroksowęglan miedzi(II), zapisywany jako [Cu(OH)]2CO3. Substraty to miedź, woda, tlen i dwutlenek węgla:
Sprawdzamy bilans: miedź po 2, węgiel po 1, wodór po 2, tlenów po lewej 1 + 2 + 2 = 5, po prawej 2 (grupy OH) + 3 (węglan) = 5. Zgadza się. Miedź utleniła się z 0 na +II, więc to reakcja redoks.
Pewien pierwiastek z bloku d jest mikroelementem, błękitno-białym metalem, który daje się walcować. Łatwo rozpuszcza się w kwasach i w wodorotlenkach litowców z wydzieleniem wodoru. Stosuje się go w ochronie metali przed korozją i jest składnikiem mosiądzu. Podaj symbol tego pierwiastka i wyjaśnij, czy wyprze on kobalt z roztworu zawierającego jony Co2+.
Pokaż rozwiązanie
Amfoteryczne zachowanie (reaguje i z kwasami, i z zasadami z wydzieleniem wodoru), rola w ochronie przed korozją oraz obecność w mosiądzu jednoznacznie wskazują na cynk.
Czy cynk wyprze kobalt? Porównujemy potencjały standardowe (z tablic): E°(Zn2+/Zn) = −0,76 V jest niższy niż E°(Co2+/Co) = −0,28 V. Metal o niższym potencjale jest silniejszym reduktorem, więc cynk odda elektrony jonom kobaltu i strąci metaliczny kobalt:
Pewien pierwiastek z bloku d w wilgotnym powietrzu ulega korozji, a poniżej 770°C jest ferromagnetyczny. Jest składnikiem stali. W reakcji z chlorem tworzy związek na +III stopniu utlenienia, a w reakcji z kwasem solnym związek na +II. Podaj symbol pierwiastka i wyjaśnij, czy wyprze on cynk z roztworu jonów Zn2+.
Pokaż rozwiązanie
Ferromagnetyzm, korozja, obecność w stali oraz dwa stopnie utlenienia (+III z chlorem, +II z kwasem solnym) to podpis żelaza.
Czy żelazo wyprze cynk? Znów potencjały: E°(Fe2+/Fe) = −0,44 V jest wyższy niż E°(Zn2+/Zn) = −0,76 V. Żelazo ma wyższy potencjał, czyli jest mniej aktywne od cynku, więc nie odda elektronów jonom cynku. Reakcja nie zajdzie.
Rdza nie śpi, ale Ty ją ogarniesz
Który metal wygra pojedynek na potencjały? Ten bardziej ujemny oddaje elektrony i chroni resztę.
W kursie masz korozję i szereg aktywności metali rozłożone po ludzku: teoria po ludzku, filmy i zestaw zadań z pełnymi rozwiązaniami. Ochrona katodowa, powłoki, potencjały standardowe, aż po maturę.
To wycinek z lekcji o korozji metali i metodach ochrony. W kursie jest jej znacznie więcej: korozja chemiczna i elektrochemiczna, ochrona katodowa, powłoki metaliczne i pełen zestaw zadań maturalnych.
Rozkładam maturę z chemii na czynniki pierwsze, krok po kroku
Cała teoria i zadania wytłumaczone po ludzku, z filmami do wielu z nich, tak żeby chemia w końcu miała sens. Zobacz kurs maturalny, albo zacznij od darmowego kursu i sprawdź, jak tłumaczę, zanim cokolwiek wydasz.