Ръждата е общото име на желязото окис. Най-познатата форма на ръжда е червеникавото покритие, което образува люспи върху желязо и стомана (Fe2О3), но ръждата се предлага и в други цветове, включително жълто, кафяво, оранжево и дори зелен! Различните цветове отразяват различни химически състави на ръжда.
Ръждата специално се отнася до оксиди върху желязо или железни сплави, като стомана. Окисляването на други метали има други имена. Има катран на сребро и verdigris върху мед, например.
Ключови заведения: Как работи ръждата
- Ръждата е общоприетото наименование на химикала, наречен железен оксид. Технически това е железен оксид хидрат, защото чистият железен оксид не ръждясва.
- Ръждата се образува, когато желязото или неговите сплави са изложени на влажен въздух. Кислородът и водата във въздуха реагират с метала, за да образуват хидратирания оксид.
- Познатата червена форма на ръжда е (Fe2О3), но желязото има други окислителни състояния, така че може да образува други цветове на ръжда.
Химическата реакция, която образува ръжда
Въпреки че ръждата се счита за резултат от окислителна реакция, заслужава да се отбележи не всички железни оксиди са ръжда. Ръждата се образува, когато кислородът реагира с желязото, но просто свързването на желязо и кислород не е достатъчно. Въпреки че около 21% от въздух се състои от кислород,ръждата не се появява на сух въздух. Среща се във влажен въздух и във вода. Ръждата изисква три химикали, за да се образуват: желязо, кислород и вода.
желязо + вода + кислород → хидратиран железен (III) оксид
Това е пример за електрохимична реакция и корозия. Проявяват се две различни електрохимични реакции:
Има анодно разтваряне или окисляване на желязото във воден (воден) разтвор:
2Fe → 2Fe2+ + 4e-
Настъпва и катодно намаляване на кислорода, който се разтваря във вода:
О2 + 2Н2O + 4e- → 4OH-
Железният йон и хидроксидният йон реагират и образуват железен хидроксид:
2Fe2+ + 4OH- → 2Fe (OH)2
Железният оксид реагира с кислорода, за да се получи червена ръжда, Fe2О3.H2О
Поради електрохимичния характер на реакцията, разтворените електролити във вода подпомагат реакцията. Ръждата се появява по-бързо в солена вода, отколкото в чиста вода, например.
Имайте предвид кислородния газ (О2) не е единственият източник на кислород във въздуха или водата. Въглероден диоксид (CO2) също съдържа кислород. Въглеродният диоксид и водата реагират, образувайки слаба въглеродна киселина. Въглеродната киселина е по-добър електролит от чистата вода. Докато киселината атакува желязото, водата се разпада на водород и кислород. Свободният кислород и разтвореното желязо образуват железен оксид, освобождавайки електрони, които могат да преминат към друга част на метала. След като започне ръждата, тя продължава да корозира метала.
Предотвратяване на ръжда
Ръждата е крехка, крехка, прогресивна и отслабва желязото и стоманата. За да се предпази желязото и неговите сплави от ръжда, повърхността трябва да бъде отделена от въздух и вода. Покритията могат да се нанасят върху желязо. Неръждаемата стомана съдържа хром, който образува оксид, подобно на това как желязото образува ръжда. Разликата е, че хромовият оксид не се люлее, така че образува защитен слой върху стоманата.
Допълнителни справки
- Gräfen, H.; Рог, Е. М.; Schlecker, H.; Schindler, H. (2000). "Корозия". Енциклопедия на индустриалната химия на Ullmann. Wiley-VCH. doi: 10.1002 / 14356007.b01_08
- Холман, А. F.; Wiberg, E. (2001). Неорганична химия. Академична преса. ISBN 0-12-352651-5.
- Валдман, Дж. (2015). Ръжда - най-дългата война. Simon & Schuster. Ню Йорк. ISBN 978-1-4516-9159-7.