logo

TechCodeview

Rdzewienie żelaza – wyjaśnienie, reakcja chemiczna, zapobieganie

Rdzewienie żelaza to proces, w wyniku którego powstaje rdza. Rdza w chemii to związek chemiczny powstający w wyniku utleniania żelaza i ma czerwonawo-brązowy kolor. Rdza powstaje, gdy żelazo reaguje z wodą w obecności wody.

Rdzewienie żelaza jest bardzo szkodliwe dla różnych maszyn i innego sprzętu wykonanego z żelaza, ponieważ osłabia je i skraca żywotność maszyny. W tym artykule dowiemy się szczegółowo o rdzewieniu żelaza, czynnikach wpływających na rdzewienie żelaza i innych szczegółach.



Spis treści

Rdzewienie żelaza

Rdzewienie to zjawisko polegające na tworzeniu się czerwonobrązowej powłoki na powierzchni żelaza pod wpływem wilgotnego powietrza, a czerwonobrązowa powłoka nazywana jest rdzą. Mówiąc najprościej, rdza to czerwono-brązowa, łuszcząca się substancja, która tworzy się, gdy żelazny przedmiot wystawiony jest na działanie wilgotnego powietrza przez dłuższy czas. Rdzewienie to termin określający to zjawisko. Rdzewienie jest utlenianie żelaza.

Rdzewienie żelaza i stali jest najbardziej rozpowszechnionym przykładem metalu korozja . Dobrze znane przypadki rdzewienia układów wydechowych i karoserii pojazdów, rur wodociągowych i wielu rodzajów konstrukcji stalowych. Połączone działanie powietrza i wody na żelazo powoduje jego rdzę. Rdzewienie nie zachodzi w całkowicie suchym powietrzu lub w powietrzu całkowicie pozbawionym wody. Warunki atmosferyczne i względny udział składników regulujących rdzewienie definiują szczególny skład rdzy. Składa się głównie z uwodnionego tlenku żelaza, taki jest wzór chemiczny rdzy Wiara 2 O 3 .xH 2 O Następująca odpowiedź może z grubsza scharakteryzować jego powstawanie:



4Fe+3O 2 +2xH 2 O → 2Fe 2 O 3 .xH 2 O

Zewnętrzna powierzchnia żelaza rdzewieje najpierw w obecności wilgotnego powietrza, a na powierzchni osadza się warstwa uwodnionego tlenku żelaza (rdza). Warstwa ta jest delikatna i porowata, a jeśli stanie się zbyt gruba, może odpadnąć. Najniższe warstwy żelaza są narażone na działanie środowiska, powodując ich rdzę. W miarę kontynuowania procesu żelazo ostatecznie traci swoją siłę.

Jaka chemia kryje się za rdzewieniem żelaza?

Rdzewienie żelaza jest reakcją utleniania. Podczas rdzewienia żelazo łączy się z tlenem z powietrza w obecności wody, tworząc Fe2O3.xH2O, uwodniony tlenek żelaza (III).



Ten uwodniony tlenek żelaza (III) nazywany jest rdzą. Rdza to głównie uwodniony tlenek żelaza (III), Fe 2 O 3 .xH 2 O . Kolor rdzy jest czerwono-brązowy. Wszyscy zauważyliśmy czerwonobrązową rdzę na żelaznych gwoździach, śrubach, rurach i balustradach. Pod wpływem wilgotnego powietrza rdzewieje nie tylko żelazo, ale także stal. Z drugiej strony stal jest bardziej odporna na rdzę niż żelazo.

Rdzewienie żelaza jest zmianą chemiczną

Rdza powstaje, gdy żelazo (lub stop żelaza) jest wystawione na działanie tlenu w obecności wilgoci. Ta reakcja nie jest natychmiastowa; raczej ma to miejsce przez długi okres czasu. Tlenki żelaza powstają, gdy atomy tlenu łączą się z atomami żelaza. W rezultacie wiązania pomiędzy atomami żelaza w przedmiocie/strukturze ulegają osłabieniu.

Stopień utlenienia żelaza wzrasta w wyniku reakcji rdzewienia, po której następuje utrata elektronów. Rdza składa się głównie z dwóch rodzajów tlenków żelaza, które różnią się stopniem utlenienia atomu żelaza. Są to tlenki:

  1. Tlenek żelaza (II) jest również znany jako tlenek żelaza. Substancja ta ma stopień utlenienia +2 i wzór chemiczny Brzydki .
  2. Tlenek żelaza(III), często nazywany tlenkiem żelaza, to związek, w którym atom żelaza ma stopień utlenienia +3. Wiara 2 O 3 jest wzorem chemicznym tej substancji.

Żelazo jest środkiem redukującym, ale tlen jest doskonałym środkiem utleniającym. Pod wpływem tlenu atom żelaza z łatwością oddaje elektrony. Reakcję chemiczną opisano w następujący sposób:

Wiara → Wiara 2+ + 2e –

W obecności wody atom tlenu zwiększa stopień utlenienia żelaza.

pierwsze wyszukiwanie w głębi algorytmu

4Fe 2+ +O 2 → 4Fe 3+ +2O 2-

Kationy żelaza i cząsteczki wody podlegają teraz następującym reakcjom kwasowo-zasadowym.

Wiara 2+ +2H 2 O ⇌ Fe(OH) 2 +2H +

Wiara 3+ + 3H 2 O ⇌ Fe(OH) 3 + 3H +

Bezpośrednia reakcja pomiędzy kationami żelaza i jonami wodorotlenkowymi powoduje również powstanie wodorotlenków żelaza.

O 2 + H 2 O + 4e – → 4OH –

nbsp

Wiara 2+ + 2OH – → Fe(OH) 2

Wiara 3+ +3OH – → Fe(OH) 3

Powstałe wodorotlenki żelaza są teraz odwodnione, dając tlenki żelaza tworzące rdzę. W procesie tym bierze udział wiele procesów chemicznych, niektóre z nich podano poniżej.

  • Fe(OH) 2 ⇌ FeO + H 2 O
  • 4Fe(OH) 2 +O 2 + xH 2 O → 2Fe 2 O 3 .(x+4)H 2 O
  • Fe(OH) 3 ⇌ FeO(OH) + H 2 O
  • FeO(OH) ⇌ Fe 2 O 3 + H 2 O

Wszystkie wymienione powyżej reakcje chemiczne mają jedną wspólną cechę: wszystkie wymagają obecności wody i tlenu. W rezultacie można ograniczyć ilość tlenu i wody otaczającej metal, aby zapobiec rdzewieniu.

Czynniki wpływające na rdzewienie żelaza

Na rdzewienie żelaza wpływa wiele czynników, w tym ilość wilgoci w powietrzu i pH otaczającego środowiska. Poniżej znajduje się kilka z tych elementów.

  1. Wilgoć: Dostępność wody w środowisku ogranicza korozję żelaza. Najczęstszą przyczyną rdzewienia jest wystawienie na działanie deszczu.
  2. Proces rdzewienia ulega przyspieszeniu, jeśli pH środowiska wokół metalu jest niskie. Żelazo wystawione na działanie kwaśnych deszczów rdzewieje szybciej. Korozja żelaza jest spowalniana przez wyższe pH.
  3. Ze względu na obecność różnych soli w wodzie żelazo rdzewieje szybciej. Wiele jonów w słonej wodzie przyspiesza proces rdzewienia poprzez procesy elektrochemiczne.
  4. Zanieczyszczenie: W porównaniu do żelaza zawierającego różne metale, czyste żelazo rdzewieje wolniej.

Rozmiar żelaznego przedmiotu może również wpływać na szybkość jego rdzewienia. Na przykład ogromny żelazny przedmiot może mieć drobne wady powstałe w wyniku procesu wytapiania. Wady te stanowią platformę dla ataków środowiskowych na metal.

Przeprowadź eksperyment, aby udowodnić, że powietrze i wilgoć są niezbędne do rdzewienia

Procedura wykazująca, że ​​rdzewienie wymaga wilgoci i powietrza.

  • Czyste żelazne gwoździe należy umieścić w każdym z trzech słoików testowych oznaczonych A, B i C.
  • Napełnij probówkę A wodą z kranu i zakorkuj ją.
  • Napełnij probówkę B gorącą wodą destylowaną, następnie dodaj około 1 ml oleju i zakorkuj. Olej będzie unosić się na powierzchni wody, zapobiegając parowaniu powietrza.
  • Napełnij probówkę C bezwodnym chlorkiem wapnia i zakorkuj ją. Wszelka wilgoć zawarta w powietrzu zostanie wchłonięta przez bezwodny chlorek wapnia.
  • Przed obserwacją odczekaj kilka dni, aż probówki osiądą.

Eksperyment na rdzewienie

Obserwacja

Wyniki wykazały, że żelazne gwoździe rdzewieją w probówce A, ale nie w probówkach B i C. Gwoździe w probówce A skorodowały, ponieważ były wystawione zarówno na działanie powietrza, jak i wody. Gwoździe probówki B są wystawione wyłącznie na działanie wody, natomiast paznokcie probówki C są wystawione na działanie suchego powietrza.

Wniosek

Doświadczenie to pokazuje, że rdzewienie wymaga zarówno powietrza (tlenu), jak i wilgoci.

Jakie są szkody spowodowane rdzą przedmiotów żelaznych?

Rdza jest przepuszczalna i miękka, a gdy zsuwa się z powierzchni zardzewiałego żelaznego przedmiotu, żelazo rdzewieje. W rezultacie rdza żelazna jest procesem ciągłym, który z czasem zjada żelazne przedmioty, czyniąc je bezwartościowymi. Rdzewienie żelaza powoduje z biegiem czasu znaczne zniszczenia, ponieważ jest ono wykorzystywane do budowy szerokiej gamy konstrukcji i towarów, w tym mostów, grilli, balustrad, bram oraz nadwozi samochodów, autobusów, ciężarówek i statków. Jest rzeczą oczywistą, że powinniśmy znaleźć sposób na zabezpieczenie żelaza przed rdzewieniem.

Jak można zapobiegać rdzewieniu?

Utrata przedmiotów żelaznych w wyniku rdzewienia ma ogromny wpływ gospodarczy na kraj i należy go unikać. Aby zapobiec rdzewieniu żelaznych przedmiotów, stosuje się różne techniki. Aby zapobiec przedostawaniu się powietrza i wody, większość sposobów wymaga przykrycia czymś żelaznego elementu. Oto niektóre z najpopularniejszych sposobów zapobiegania rdzewieniu żelaza:

Rdzewieniu żelaza można zapobiec poprzez malowanie:

Pokrycie powierzchni żelazka farbą jest najpopularniejszym sposobem zapobiegania rdzewieniu. Farba nałożona na powierzchnię żelaznego przedmiotu zapobiega przedostawaniu się powietrza i wilgoci do przedmiotu, zapobiegając rdzewieniu. Aby zapobiec rdzewieniu, regularnie maluje się kraty okienne, balustrady, żelazne mosty, stalowe elementy wyposażenia, wagony kolejowe oraz nadwozia samochodów osobowych, autobusów i ciężarówek.

Rdzewieniu żelaza można zapobiec poprzez zastosowanie smaru lub oleju:

Kiedy smar lub olej zostanie nałożony na powierzchnię żelaznego przedmiotu, powietrze i wilgoć nie będą miały z nim kontaktu, co zapobiega korozji. Na przykład narzędzia i części maszyn z żelaza i stali naciera się smarem lub olejem, aby zapobiec korozji.

Rdzewieniu żelaza można zapobiec poprzez dodanie stopu:

Stal nierdzewna powstaje, gdy żelazo jest stopowane z chromem i niklem. Stal nierdzewna jest odporna na rdzę. Na przykład przybory kuchenne, nożyczki i sprzęt medyczny ze stali nierdzewnej nie korodują. Z drugiej strony stal nierdzewna jest zbyt droga, aby można ją było wykorzystywać w dużych ilościach.

Słuchać

Cyna jest nietoksyczna, a jej reaktywność jest niższa niż żelaza. Puszki po żywności są konserwowane, co oznacza, że ​​mają na sobie cienką warstwę cyny. W rezultacie, gdy galwanizowana cienka powłoka z cyny zostanie osadzona na przedmiotach żelaznych i stalowych, przedmioty żelazne i stalowe są chronione przed rdzą. Używa się cynowanych pudełek na tiffiny, ponieważ są nietoksyczne i nie zanieczyszczają znajdującej się w nich żywności. Cynowanie zapobiega rdzewieniu żelaza.

Emaliowanie

Emaliowanie to procedura wykorzystująca wysoką temperaturę, polegająca na wtapianiu sproszkowanego szkła w metalowe podłoże. Emalie można stosować na różnorodnych powierzchniach, w tym na szkle i ceramice. Emaliowanie zapobiega rdzewieniu żelaza.

Galwanizacja

Cynkowanie chroni przedmioty narażone na nadmierną wilgoć, takie jak blachy dachowe i rurociągi, przed rdzewieniem. Galwanizacja to technika nakładania cienkiej warstwy cynku na stal i żelazo w celu zapobiegania rdzy. Żelazo ocynkowane to żelazo pokryte powłoką cynkową. Cynk jest bardziej reaktywny niż żelazo, dlatego w obecności wilgoci wchodzi w interakcję z tlenem, tworząc niewidzialną warstwę tlenku cynku, która chroni go przed dalszą rdzą. Warto zauważyć, że nawet jeśli powłoka cynkowa na ocynkowanych produktach żelaznych ulegnie uszkodzeniu, pozostają one wolne od rdzy. Dzieje się tak dlatego, że cynk jest bardziej reaktywny niż żelazo.

jak przekonwertować str na int

Galwanotechnika

Galwanizacja to kolejna metoda zapobiegania rdzewieniu przedmiotów. W tej procedurze niekorodujące metale, w tym cyna, nikiel i chrom, są powlekane galwanicznie na żelazie. Technika ta nie tylko zapobiega rdzewieniu towarów, ale także poprawia ich piękno. Przykładami elementów chromowanych są elementy wyposażenia łazienek i pojazdów, takie jak kierownice rowerowe, zderzaki samochodowe itp.

Dlaczego rdzewienie jest zjawiskiem niepożądanym?

Rdzewienie żelaza jest zjawiskiem bardzo niepożądanym i powoduje, że żelazo jest bardzo słabe. Sprawia, że ​​żelazo staje się łuszczące i słabe, a także pogarsza jego wytrzymałość, wygląd i przepuszczalność. Rdzewienie żelaza może prowadzić do uszkodzenia samochodów, balustrad, grillów i innych konstrukcji żelaznych. Skraca żywotność produktów Iron i sprawia, że ​​korzystanie z nich jest ryzykowne.

Czytaj więcej

  • Reakcja redoks
  • Gips modelarski
  • Soda kaustyczna, soda oczyszczona i soda oczyszczona

Przykładowe pytania dotyczące rdzewienia żelaza

Pytanie 1: Jaki jest proces rdzewienia żelaza?

Odpowiedź:

Rdzewienie żelaza jest reakcją utleniania. W obecności wody metaliczne żelazo oddziałuje z tlenem z powietrza, tworząc uwodniony tlenek żelaza (III), Fe2O3.xH2O. Ten uwodniony tlenek żelaza (III) nazywany jest rdzą. Rdza to głównie uwodniony tlenek żelaza (III), Fe2O3.xH2O, w rezultacie. Rdza ma czerwonawo-brązowy odcień

Pytanie 2: Jak nazywa się rdzewienie żelaza?

Odpowiedź:

Rdzewienie to zjawisko polegające na tworzeniu się czerwonobrązowej powłoki na powierzchni żelaza pod wpływem wilgotnego powietrza, a czerwonobrązowa powłoka nazywana jest rdzą.

Pytanie 3: Jak można zapobiec rdzewieniu żelaza?

Odpowiedź:

Rdzewieniu żelaza można zapobiec, stosując następujące metody:

sortować listę tablic
  • Nakładanie farby
  • Nakładanie smaru lub oleju
  • Przez galwanizację
  • Przez galwanizację
  • Stosowanie żelaza stopowego do produkcji stali nierdzewnej
  • Przez cynowanie
  • Stosowanie emalii

Pytanie 4: Czym jest rdza?

Odpowiedź:

Żelazo wystawione na działanie powietrza przez dłuższy czas utlenia się i na powierzchni tworzy czerwonobrązowy tlenek żelaza. Rdza to nazwa tego czerwonobrązowego materiału. Rdza powstaje za pomocą następującego równania:

4Fe+3O 2 +2xH 2 O → 2Fe 2 O 3 .xH 2 O

Pytanie 5: W jaki sposób rdza niszczy żelazne przedmioty?

Odpowiedź:

Rdza jest przepuszczalna i miękka, a gdy zsuwa się z powierzchni zardzewiałego żelaznego przedmiotu, żelazo rdzewieje. W rezultacie rdza żelazna jest procesem ciągłym, który z czasem zjada żelazne przedmioty, czyniąc je bezwartościowymi. Rdzewienie żelaza powoduje z biegiem czasu znaczne zniszczenia, ponieważ jest ono wykorzystywane do budowy szerokiej gamy konstrukcji i towarów, w tym mostów, grilli, balustrad, bram oraz nadwozi samochodów, autobusów, ciężarówek i statków. Jest rzeczą oczywistą, że powinniśmy znaleźć sposób na zabezpieczenie żelaza przed rdzewieniem.

Pytanie 6: Jakie są warunki niezbędne do rdzewienia?

Odpowiedź:

Na rdzewienie żelaza wpływa wiele czynników, w tym ilość wilgoci w powietrzu i pH otaczającego środowiska. Poniżej znajduje się kilka z tych elementów.

  • Wilgoć: Dostępność wody w środowisku ogranicza korozję żelaza.
  • Proces rdzewienia ulega przyspieszeniu, jeśli pH środowiska wokół metalu jest niskie.
  • Ze względu na obecność różnych soli w wodzie żelazo rdzewieje szybciej.
  • Zanieczyszczenie: W porównaniu do żelaza zawierającego różne metale, czyste żelazo rdzewieje wolniej.

Sprawdź także,

  • Chlor (Cl)
  • Silne i słabe zasady
  • Ważne związki sodu

Rdzewienie żelaza — często zadawane pytania

1. Czym są zmiany fizyczne i chemiczne?

Zmiany zachodzące w związku nazywane są zmianami. Zmiany zachodzące we właściwościach fizycznych związku nazywane są zmianami fizycznymi, natomiast zmiany zachodzące we właściwościach chemicznych związku nazywane są zmianami chemicznymi.

2. Czy rdzewienie żelaza jest zmianą fizyczną czy chemiczną?

Rdza składa się z tlenku żelaza (Fe2O3). W rezultacie rdza i żelazo nie są synonimami. Rdza jest reakcją utleniania, a zatem jest przemianą chemiczną.

3. Co powoduje rdzewienie żelaza?

Rdza jest reakcją utleniania i zachodzi, gdy żelazo reaguje z tlenem i wodą.

4. Jaka jest reakcja chemiczna rdzy?

Reakcja chemiczna rdzy polega na tym, że 4Fe+3O 2 +6H 2 O → 4Fe (OH) 3 .

5. Jakim rodzajem reakcji chemicznej jest rdzewienie żelaza?

Rdzewienie żelaza jest reakcją utleniania.