Jak działa rdza i korozja

PhotoStock-Izrael / Getty Images

Rdza to powszechna nazwa żelaza tlenek . Najbardziej znaną formą rdzy jest czerwonawa powłoka, która tworzy płatki na żelazie i stali (Fe_dwaO₃), ale rdza występuje również w innych kolorach, w tym żółtym, brązowym, pomarańczowym, a nawet Zielony ! Różne kolory odzwierciedlają różne składy chemiczne rdzy.

Rdza w szczególności odnosi się do tlenków na żelazie lub stopy żelaza , takich jak stal. Utlenianie innych metali ma inne nazwy. Na przykład na srebrze jest matowienie, a na miedzi patyna.

Kluczowe wnioski: Jak działa rdza

• Rdza to powszechna nazwa substancji chemicznej zwanej tlenkiem żelaza. Technicznie jest to hydrat tlenku żelaza, ponieważ czysty tlenek żelaza nie jest rdzą.
• Rdza tworzy się, gdy żelazo lub jego stopy są wystawione na działanie wilgotnego powietrza. Tlen i woda w powietrzu reagują z metalem, tworząc uwodniony tlenek.
• Znana czerwona forma rdzy to (Fe_dwaO₃), ale żelazo ma inne stopnie utlenienia, więc może tworzyć inne kolory rdzy.

Reakcja chemiczna, która tworzy rdzę

Chociaż rdza jest uważana za wynik an reakcja utleniania , to jest warte zanotowania nie wszystkie tlenki żelaza są rdzewiejące . Rdza tworzy się, gdy tlen reaguje z żelazem, ale samo połączenie żelaza i tlenu nie wystarczy. Chociaż około 21% z powietrze składa się z tlenu, rdzewienie nie występuje w suchym powietrzu. Występuje w wilgotnym powietrzu iw wodzie. Do powstania rdzy potrzebne są trzy substancje chemiczne: żelazo , tlen i woda.

żelazo + woda + tlen → uwodniony tlenek żelaza(III)

To jest przykład anreakcja elektrochemicznaoraz korozja . Zachodzą dwie różne reakcje elektrochemiczne:

Następuje anodowe rozpuszczanie lub utlenianie żelaza przechodzącego do roztworu wodnego (wodnego):

2Fe → 2Fe²⁺+ 4e-

Zachodzi również katodowa redukcja tlenu rozpuszczonego w wodzie:

O_dwa+ 2 godz_dwaO + 4e^-→ 4OH^-

Jon żelaza i jon wodorotlenkowy reagują, tworząc wodorotlenek żelaza:

2Fe²⁺+ 4OH^-→ 2Fe(OH)_dwa

Tlenek żelaza reaguje z tlenem, tworząc czerwoną rdzę, Fe_dwaO₃.H_dwaO

Ze względu na elektrochemiczny charakter reakcji, elektrolity rozpuszczone w wodzie wspomagają reakcję. Na przykład rdza pojawia się szybciej w słonej wodzie niż w czystej wodzie.

Należy pamiętać o gazowym tlenie (O_dwa)nie jest jedynym źródłem tlenu w powietrzu czy wodzie. Dwutlenek węgla (CO_dwa)zawiera również tlen. Dwutlenek węgla i woda reagują, tworząc słaby kwas węglowy. Kwas węglowy jest lepszym elektrolitem niż czysta woda. Gdy kwas atakuje żelazo, woda rozpada się na wodór i tlen. Wolny tlen i rozpuszczone żelazo tworzą tlenek żelaza, uwalniając elektrony, które mogą przepływać do innej części metalu. Gdy zacznie rdzewieć, nadal koroduje metal.

Zapobieganie rdzy

Rdza jest krucha, krucha, postępująca i osłabia żelazo i stal. Aby chronić żelazo i jego stopy przed rdzą, powierzchnia musi być oddzielona od powietrza i wody. Powłoki można nakładać na żelazo. Stal nierdzewna zawiera chrom, który tworzy tlenek, podobnie jak żelazo tworzy rdzę. Różnica polega na tym, że tlenek chromu nie osypuje się, dzięki czemu tworzy na stali warstwę ochronną.

Dodatkowe odniesienia

• Gräfen, H.; Róg, EM; Schlecker, H.; Schindlera, H. (2000). 'Korozja.' Encyklopedia Chemii Przemysłowej Ullmanna . Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.b01_08
• Holleman, AF; Wiberg, E. (2001). Chemia nieorganiczna . Prasa akademicka. ISBN 0-12-352651-5.
• Waldman, J. (2015). Rust - najdłuższa wojna . Szymona i Schustera. Nowy Jork. ISBN 978-1-4516-9159-7.