Ako funguje hrdza a korózia

PhotoStock-Izrael / Getty Images

Hrdza je bežný názov pre železo oxid . Najznámejšou formou hrdze je červenkastý povlak, ktorý vytvára vločky na železe a oceli (Fe_dvaO₃), ale hrdza sa dodáva aj v iných farbách vrátane žltej, hnedej, oranžovej a dokonca zelená ! Rôzne farby odrážajú rôzne chemické zloženie hrdze.

Hrdza sa konkrétne týka oxidov na železe resp zliatiny železa , ako je oceľ. Oxidácia iných kovov má iné názvy. Na striebre je matný lesk a napríklad meď na medi.

Kľúčové poznatky: Ako funguje hrdza

• Hrdza je bežný názov chemikálie nazývanej oxid železa. Technicky je to hydrát oxidu železa, pretože čistý oxid železa nie je hrdza.
• Hrdza sa vytvára, keď je železo alebo jeho zliatiny vystavené vlhkému vzduchu. Kyslík a voda vo vzduchu reagujú s kovom za vzniku hydratovaného oxidu.
• Známa červená forma hrdze je (Fe_dvaO₃), ale železo má iné oxidačné stavy, takže môže vytvárať iné farby hrdze.

Chemická reakcia, ktorá tvorí hrdzu

Hoci sa hrdza považuje za výsledok an oxidačná reakcia , to stojí za povšimnutie nie všetky oxidy železa sú hrdza . Hrdza sa vytvára, keď kyslík reaguje so železom, ale jednoduché spojenie železa a kyslíka nestačí. Aj keď asi 21 %. vzduchu pozostáva z kyslíka, hrdzavenie sa nevyskytuje na suchom vzduchu. Vyskytuje sa vo vlhkom vzduchu a vo vode. Hrdza potrebuje na vytvorenie tri chemikálie: železo , kyslík a voda.

železo + voda + kyslík → hydratovaný oxid železitý

Toto je príklad anelektrochemická reakciaa korózia . Prebiehajú dve odlišné elektrochemické reakcie:

Dochádza k anodickému rozpúšťaniu alebo oxidácii železa, ktoré prechádza do vodného (vodného) roztoku:

2Fe → 2Fe²⁺+ 4e-

Katodická redukcia kyslíka rozpusteného vo vode sa tiež vyskytuje:

O_dva+ 2H_dvaO + 4e^-→ 4OH^-

Ión železa a hydroxidový ión reagujú za vzniku hydroxidu železa:

2 Fe²⁺+ 40H^-→ 2Fe(OH)_dva

Oxid železa reaguje s kyslíkom za vzniku červenej hrdze, Fe_dvaO₃.H_dvaO

Kvôli elektrochemickej povahe reakcie napomáhajú reakcii rozpustené elektrolyty vo vode. Hrdza sa vyskytuje rýchlejšie v slanej vode ako napríklad v čistej vode.

Majte na pamäti plynný kyslík (O_dva)nie je jediným zdrojom kyslíka vo vzduchu alebo vo vode. Oxid uhličitý (CO_dva)obsahuje aj kyslík. Oxid uhličitý a voda reagujú za vzniku slabej kyseliny uhličitej. Kyselina uhličitá je lepší elektrolyt ako čistá voda. Keď kyselina útočí na železo, voda sa rozkladá na vodík a kyslík. Voľný kyslík a rozpustené železo tvoria oxid železa, pričom sa uvoľňujú elektróny, ktoré môžu prúdiť do inej časti kovu. Akonáhle začne hrdzavenie, pokračuje v korózii kovu.

Zabránenie hrdze

Hrdza je krehká, krehká, progresívna a oslabuje železo a oceľ. Na ochranu železa a jeho zliatin pred hrdzou je potrebné povrch oddeliť od vzduchu a vody. Na železo je možné nanášať nátery. Nerezová oceľ obsahuje chróm, ktorý tvorí oxid, podobne ako železo tvorí hrdzu. Rozdiel je v tom, že oxid chrómu sa neodlupuje, takže vytvára na oceli ochrannú vrstvu.

Ďalšie referencie

• Gräfen, H.; Horn, E.M.; Schlecker, H.; Schindler, H. (2000). 'Korózia.' Ullmannova encyklopédia priemyselnej chémie . Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.b01_08
• Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001). Anorganická chémia . Academic Press. ISBN 0-12-352651-5.
• Waldman, J. (2015). Hrdza - Najdlhšia vojna . Simon & Schuster. New York. ISBN 978-1-4516-9159-7.