Ржавчина это общее название для железа оксид. Наиболее известной формой ржавчины является красноватое покрытие, которое образует хлопья на железе и стали (Fe2О3), но ржавчина также поставляется в других цветах, включая желтый, коричневый, оранжевый и даже зеленый! Различные цвета отражают различные химические составы ржавчины.
Ржавчина конкретно относится к оксидам железа или железные сплавытипа стали. Окисление других металлов имеет другие названия. Например, на серебре есть потемнение, а на меди - зелень.
Ключевые выводы: как работает Rust
- Ржавчина - это общее название химического вещества под названием оксид железа. Технически, это гидрат оксида железа, потому что чистый оксид железа не ржавчина.
- Ржавчина образуется, когда железо или его сплавы подвергаются воздействию влажного воздуха. Кислород и вода в воздухе реагируют с металлом с образованием гидратированного оксида.
- Знакомая красная форма ржавчины (Fe2О3), но железо имеет другие степени окисления, поэтому оно может образовывать другие цвета ржавчины.
Химическая реакция, которая образует ржавчину
Хотя ржавчина считается результатом реакция окисленияСтоит отметить не все оксиды железа являются ржавчиной. Ржавчина образуется, когда кислород реагирует с железом, но простого соединения железа и кислорода недостаточно. Хотя около 21% воздуха состоит из кислорода,ржавчина не происходит в сухом воздухе. Это происходит во влажном воздухе и в воде. Ржавчина требует трех химикатов, чтобы сформировать: утюг, кислород и вода.
железо + вода + кислород → гидратированный оксид железа (III)
Это пример электрохимическая реакция и коррозия. Происходят две различные электрохимические реакции:
Происходит анодное растворение или окисление железа, переходящего в водный (водный) раствор:
2Fe → 2Fe2+ + 4e-
Катодное восстановление кислорода, который растворяется в воде, также происходит:
О2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
Ион железа и гидроксид-ион реагируют с образованием гидроксида железа:
2Fe2+ + 4OH- → 2Fe (OH)2
Оксид железа реагирует с кислородом с образованием красной ржавчины, Fe2О3.ЧАС2О
Из-за электрохимического характера реакции растворенные электролиты в воде способствуют реакции. Например, в соленой воде ржавчина происходит быстрее, чем в чистой.
Имейте в виду, газообразный кислород (O2) не единственный источник кислорода в воздухе или воде. Углекислый газ (СО2) также содержит кислород. Диоксид углерода и вода вступают в реакцию с образованием слабой углекислоты. Углекислота является лучшим электролитом, чем чистая вода. Когда кислота воздействует на железо, вода распадается на водород и кислород. Свободный кислород и растворенное железо образуют оксид железа, выделяя электроны, которые могут перетекать в другую часть металла. Как только начинается ржавчина, она продолжает разъедать металл.
Предотвращение ржавчины
Ржавчина хрупкая, хрупкая, прогрессивная и ослабляет железо и сталь. Чтобы защитить железо и его сплавы от ржавчины, поверхность должна быть отделена от воздуха и воды. Покрытия можно наносить на железо. Нержавеющая сталь содержит хром, который образует оксид, так же, как железо образует ржавчину. Разница в том, что оксид хрома не отслаивается, поэтому на стали образуется защитный слой.
Дополнительные ссылки
- Gräfen, H.; Рог, Е. М.; Schlecker, H.; Шиндлер Х. (2000). «Коррозия». Энциклопедия промышленной химии Ульмана. Wiley-VCH. doi: 10.1002 / 14356007.b01_08
- Холлеман А. F.; Виберг Э. (2001). Неорганическая химия. Академическая пресса. ISBN 0-12-352651-5.
- Вальдман, Дж. (2015). Ржавчина - самая длинная война. Саймон и Шустер. Нью-Йорк. ISBN 978-1-4516-9159-7.