26 сентября, 2022
Почему образуется ржавчина

Почему образуется ржавчина?

Что такое ржавчина на самом деле?

Прежде чем перейти к вопросу о том, как именно возникает ржавчина, несколько кратких слов о том, что же такое ржавчина на самом деле. Обычно, говоря о ржавчине как о коррозии, в этом нет ничего плохого, не всякая коррозия вредна для материала. Почти все металлы окисляются при контакте с кислородом и водой. Но для большинства из них это создает естественный защитный слой — оксидный слой. Он непроницаем и защищает нижележащий материал от дальнейшего окисления. Наверняка все знают знаменитую зеленую патину медных облицовок башен и крыш. Это просто оксидный слой.

Почему образуется ржавчина

Оксидный слой образуется на железе при постоянном контакте с водой или влагой и кислородом, но, к сожалению, он не защищает материал. Железо — единственный металл, образующий ржавчину. Ржавчина представляет собой водное соединение оксида железа на поверхности материала. Он пористый и таким образом образует еще большую поверхность для дальнейшего ржавления. Такие металлы, как железо и сталь, могут полностью проржаветь и разрушиться. Из-за этих свойств также различают черные металлы (металлы, которые ржавеют) и цветные металлы (металлы, которые не ржавеют).

Как образуется ржавчина?

Теперь следует углубиться в вопрос. Как образуется ржавчина? Коррозия, вызванная окислением железа кислородом в сочетании с водой или влагой, представляет собой химический процесс, протекающий на молекулярном уровне. Образование ржавчины происходит из-за разного заряда молекул. Кислород атакует железо, потому что атому кислорода не хватает двух электронов, так что внешняя электронная оболочка полностью занята. Таким образом, можно описать кислород как агрессивного похитителя электронов. Кража электронов называется окислением.

Почему образуется ржавчина

В принципе, окисление поначалу не повреждает железо. Только в реакции с кислородом (без воздействия воды) железо очень легко отдает электроны атому кислорода и не повреждает себя при этом. Как и у других металлов, образуется тонкий оксидный слой оксида железа, защищающий от дальнейшего разрушения. Вот почему железо не так быстро ржавеет в очень засушливых районах. Совсем другое дело, когда в дело вступает влага, а в нашем воздухе всегда есть влага, будь то в виде осадков или потому, что воздух всегда в разной степени влажный.

Ржавчина от кислорода и воды

Только когда кислород и вода воздействуют на железо и сталь, в результате этой химической реакции образуется ржавчина. Химически ржавчина состоит из смеси оксида железа (II), оксида железа (III) и кристаллической воды. Происходящий процесс называется кислородной коррозией.

Почему образуется ржавчина

Молекулы кислорода проникают в молекулы воды. Теперь они не соединяются с атомами железа, а реагируют с молекулами воды и электронами железа, образуя ионы гидроксида. Они отрицательно заряжены и накапливаются в воде. Металл хочет компенсировать потерю электронов, и электроны вытекают из металла. Это, в свою очередь, создает недостаток электронов. Положительно заряженные атомы железа мигрируют в капли воды и встречаются там с отрицательно заряженными ионами гидроксида. Различные заряды заставляют их объединяться вместе с образованием гидроксида железа от зеленого до оливково-коричневого цвета.

FE +2 ОН = FE(ОН) 2

Почему образуется ржавчина

Однако кислород и вода все еще присутствуют, и гидроксид железа (II) превращается в ионы железа (III) и образуется гидроксид железа (III). Теперь он выглядит таким же ржаво-коричневым, каким его все знают. Теперь у нас есть смесь гидроксида железа (II) и гидроксида железа (III). Со временем вода снова будет выделяться. Смесь гидроксида становится постоянной смесью оксида железа (II) и оксида железа (III) и кристаллической воды — ржавчины. Из-за кристаллической воды (воды, связанной в твердом теле) ржавчине требуется гораздо больший объем, чем чистому железу. Оно вздувается, крошится и отслаивается. Откол снова обнажает чистое железо, и весь многоэтапный процесс окисления начинается сначала. Таким образом, весь материал постепенно разрушается.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.