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↓.