Содержание, карта.

Что такое ржавчина и как она образуется


Ржавчина

Ржавчина - продукт взаимодействия внешней окислительной атмосферы с железом. Процесс ее образования называется ржавлением ( коррозия ). Термин «ржавчина» присущ только продуктам коррозии железа и его сплавов. Любые другие металлы могут корродировать, но не ржаветь!

Ржавчина - это гидратированная окись железа (гидроксид железа). Химическая формула ржавчины -  Fe2O3•H2О (иногда пишут просто Fe2O3). На поверхности  образуется в виде шероховатого налета, который имеет рыхлую структуру. Цвет ржавчины - от оранжевого до красно-коричневого.

 

Железо при рН среды > 5,5 образует труднорастворимый гидрат закиси железа, имеющий белый цвет:

Fe2+mH2O + 2OH- = mH2O + Fe(OH)2

При взаимодействии гидрата закиси железа с растворенным кислородом в воде, образуются еще более труднорастворимое соединение - гидрат окиси железа (бурый цвет):

2Fe(OH)2 + 1/2 O2 + H2О = 2Fe(OH)3

Вторичные продукты коррозии (Fe(OH)2 и Fe(OH)3) могут и дальше превращаться, с образованием гидратированных окислов  FeO•Fe2O3•nH2О -  ржавчины. FeO - нестабильное соединение, поэтому в формуле ржавчины его часто просто не записывают.

Реакции образования ржавчины:

 

2e + 2H+ - H2;

4e +O2 + 4H+ - 2H2O;

2e + Fe(OH)2 + 2H+ - Fe + 2H2O;

2e + Fe2+ - Fe;

2e + Fe(OH)3- + 3H+ - Fe + 3H2O;

e + Fe(OH)3 + H+ - Fe(OH)2 + h3O;

e + Fe(OH)3 + 3H+ - Fe2+ + 3H2O;

Fe(OH)3- + H+ - Fe(OH)2 + H2O;

e + Fe(OH)3 - Fe(OH)3-;

Fe3+ + 3H2O - Fe(OH)3 + 3H+;

Fe2+ + 2H2O - Fe(OH)2 + 2H+;

e + Fe3+ - Fe2+;

Fe2+ + H2O - FeOH + H+;

FeOH + + H2O > Fe(OH)2 + H+;

Fe(OH)2 + H2O - Fe(OH)3- + H+;

Fe3+ + H2O - FeOH2+ + H+;

FeOH2+ + H2O - Fe(OH)3 + H+;

FeOH2+ + H+ - Fe2+ + H2O;

e + FeOH2+ + 2H+ - Fe2+ +2H2O;

e + Fe(OH)3 + H+ - Fe(OH)2 + H2O;

e + Fe(OH)3 + 2H+ - FeOH+ + 2H2O;

e + Fe(OH)3 + 3H+ - Fe2+ + 3H2O.

Ржавчина может существовать в двух формах: магнитной  (γ- Fe2O3) и немагнитной (α-Fe2O3). Гидратированная окись железа в α форме (гематит) -более стабильное соединение. Раствор, насыщенный ржавчиной, почти нейтральный. γ- Fe2O3 обычно между гидратированными оксидами Fe2O3 и FeO образует черный промежуточный слой. Поэтому можно сказать, что ржавчина состоит из трех слоев оксидов железа  разной степени окисления.

Процесс ржавления металла начинается только при наличии в воздухе влаги. При попадании на поверхность изделия из железа капли воды, спустя некоторое время, можно заметить изменение ее цвета. Капля становится мутной и постепенно окрашивается в бурый цвет. Это свидетельствует о появлении, в месте контакта воды с поверхностью, продуктов коррозии железа.

Если ржавчина уже образовалась - остановить процесс коррозии крайне трудно и не всегда удается. Лучше его предупреждать и заранее защищать металл!

Что такое ржавчина? (с иллюстрациями)

Ржавчина - это еще одно название оксида железа, которое возникает, когда железо или сплав, содержащий железо, например сталь, подвергаются воздействию кислорода и влаги в течение длительного периода времени. Со временем кислород соединяется с металлом на атомном уровне, образуя новое соединение, называемое оксидом, и ослабляет связи самого металла. Хотя некоторые люди обычно называют ржавчину «окислением», этот термин является гораздо более общим; Хотя ржавчина образуется, когда железо подвергается окислению, не все окисления образуют ржавчину.Только железо или сплавы, содержащие железо, могут ржаветь, но другие металлы могут подвергаться коррозии аналогичным образом.

Шестерни из оксидированного металла.

Основным катализатором процесса ржавления является вода. Железные или стальные конструкции могут казаться твердыми, но молекулы воды могут проникать в микроскопические ямки и трещины в любом обнаженном металле.Атомы водорода, присутствующие в молекулах воды, могут объединяться с другими элементами, образуя кислоты, что в конечном итоге приведет к открытию большего количества металла.

Паста из пищевой соды и воды может удалить ржавчину с металла.

Если присутствует натрий, как в случае с соленой водой, коррозия может произойти быстрее. Между тем атомы кислорода соединяются с атомами металла, образуя деструктивное оксидное соединение. Когда атомы соединяются, они ослабляют металл, делая структуру хрупкой и рассыпчатой.

Ржавчина, также известная как оксид железа, возникает, когда железо или железный сплав подвергаются воздействию кислорода и влаги.

Некоторые куски железа или стали достаточно толстые, чтобы сохранять свою целостность, даже если на поверхности образуется оксид железа. Чем тоньше металл, тем выше вероятность появления ржавчины. Если поместить подушку из стальной ваты в воду и подвергнуть ее воздействию воздуха, ржавчина начнется почти сразу, потому что стальные нити очень тонкие. В конце концов, отдельные железные связи будут разрушены, и вся прокладка распадется.

Осушитель может использоваться, чтобы уменьшить вероятность образования ржавчины.

Образование ржавчины невозможно остановить легко, но металлы можно обрабатывать, чтобы противостоять наиболее разрушительным воздействиям. Некоторые из них защищены водостойкими красками, защитными покрытиями или другими химическими барьерами, такими как масло.Кроме того, можно уменьшить вероятность образования ржавчины, используя осушитель или осушитель для удаления влаги из воздуха, но обычно это эффективно только на относительно небольших площадях.

Сталь часто оцинковывают, чтобы предотвратить образование оксида железа; этот процесс обычно включает нанесение на поверхность очень тонкого слоя цинка.Другой процесс, называемый гальваникой, можно использовать для добавления слоя цинка, олова или хрома к металлу. Катодная защита включает использование электрического заряда для подавления или предотвращения химической реакции, вызывающей образование ржавчины.

Молекулы воды могут проникать в крошечные отверстия в открытом металле..

Как действует ржавчина? | HowStuffWorks

Ржавчина - это общее название очень распространенного соединения, оксида железа. Оксид железа, химическое соединение Fe 2 O 3 , является обычным явлением, потому что железо очень легко соединяется с кислородом - на самом деле настолько легко, что чистое железо редко встречается в природе. Ржавчина железа (или стали) является примером коррозии - электрохимического процесса с участием анода (кусок металла, который легко отдает электроны), электролита (жидкость, которая помогает электронам двигаться) и катода (кусок металла). металл, легко принимающий электроны).Когда кусок металла подвергается коррозии, электролит помогает обеспечить кислород аноду. Когда кислород соединяется с металлом, высвобождаются электроны. Когда они протекают через электролит к катоду, металл анода исчезает, уносится электрическим потоком или превращается в катионы металла в такой форме, как ржавчина.

Чтобы железо стало оксидом железа, необходимы три вещи: железо, вода и кислород. Вот что происходит, когда все трое собираются вместе:

Объявление

Когда капля воды попадает в железный предмет, почти сразу же происходят две вещи.Во-первых, вода, хороший электролит, соединяется с углекислым газом в воздухе, образуя слабую угольную кислоту, даже лучший электролит. По мере образования кислоты и растворения железа часть воды начинает распадаться на составляющие части - водород и кислород. Свободный кислород и растворенное железо соединяются в оксид железа, освобождая при этом электроны. Электроны, высвобождающиеся из анодной части железа, попадают на катод, который может быть частью металла, обладающим меньшей электрической реактивностью, чем железо, или другой точкой на самом куске железа.

Химические соединения, содержащиеся в жидкостях, таких как кислотные дожди, морская вода и соленые брызги с заснеженных дорог, делают их электролитами лучше, чем чистая вода, что позволяет их присутствию ускорять процесс ржавления железа и других форм коррозии других металлов. .

.

Что такое ржавчина? И как на это влияет pH?

60000 тем вопросов и ответов - образование, алоха и развлечения

тема 6997

Обсуждение началось в 2001 г., но продолжаться до 2018 г.

2001 г.

В. Я провожу научный эксперимент по вопросу о том, как уровень pH влияет на ржавчину. Я хочу выяснить, как образуется ржавчина? и как на это могут повлиять разные уровни pH. Если у вас есть информация, сообщите мне. (8-й класс)

Элисон А [фамилия удалена редактором для конфиденциальности]
- Мортон Гроув, Иллинойс
2001 г.

А.Вся запрошенная информация будет доступна, если вы обратитесь к диаграмме Эллингема или диаграммам E-pH. Вы обязательно найдете их в учебниках по химии на уровне колледжа.

Надеюсь, эта информация вам поможет

Спасибо

Аджит Менон
Олден, Нью-Йорк
сентября 2014 г.

thumbs up sign Привет, Аджит. Спасибо, что помогли сделать эту ветку хорошим источником информации для всех читателей. Однако для восьмиклассников, таких как Элисон, я думаю, что учебники по химии в колледже могут оказаться непонятными :-)

С уважением,

Ted Mooney, finishing.com Teds signature
Тед Муни, П.E.
finish.com - Пайн-Бич, Нью-Джерси
Стремление к жизни Алоха


2001 г.

A. Alison - Ржавчина - это естественное состояние железа (закиси железа). Ржавчина возникает, когда на открытой поверхности железосодержащего сплава (например, стали) pH падает ниже 8,2 или 8,3. Ингибиторы ржавления создают среду, которая борется с падением pH на поверхности, тем самым защищая и сохраняя отделку поверхности. Различные типы ингибиторов ржавчины обеспечивают разные способы и продолжительность защиты от коррозии.Кстати, именно вода запускает процесс ржавления. Вода даже не обязательно должна быть в жидком состоянии - это может быть влажность в воздухе. Это одна из причин, по которой автомобили в Чикаго ржавеют быстрее, чем автомобили в Фениксе - потому что в Фениксе очень низкая влажность воздуха по сравнению с Чикаго. Надеюсь это поможет.

Дэн Брюэр
поставщик химических процессов - Герни, Иллинойс
sidebar

аффил. link
«Голые яйца и летающий картофель: незабываемые эксперименты, которые развлекают науку»
автор Стив Спэнглер
из Abe Books
или
информация на Amazon

Когда-то давным-давно здесь было только два животных: рыба и летучая мышь.Летучая мышь съела рыбу, но летучие мыши должны были держаться ближе к земле. Итак, летучие мыши ели много прудовой, озерной и речной рыбы. Но они могли только выйти в море. Поэтому с наступлением зимы в пресной воде жило очень мало рыб, потому что их ели все летучие мыши. Так что в море было много несъеденной рыбы. Когда наступает зима, пресная вода замерзает, а вода в океане - нет. Это потому, что рыба нагревает воду.

Дура П. [фамилия удалена редактором для конфиденциальности]
- СССР
2002

thumbs up sign Я не сомневаюсь, что вы дали нам очень хорошее объяснение того, почему океаны не замерзают, Дура.Но вопрос заключался в том, как уровень pH влияет на ржавление, и я был сбит с толку где-то по ходу дела :-)

P.S .: Я не думаю, что СССР больше существует, Дура, и ваш IP-адрес показывает, что вы действительно находитесь в Джаксе, Флорида. Будьте осторожны в Интернете, потому что вы не так анонимны, как думаете.

Ted Mooney, finishing.com Teds signature
Тед Муни, P.E.
finish.com - Пайн-Бич, Нью-Джерси
Стремление к жизни Алоха


2002

Q.Эй, я на 9-м месте и занимаюсь одним и тем же проектом, влияет ли различный pH на железо и процесс его ржавления, хахаха COOOOOLLL!

Лия [фамилия удалена редактором в целях конфиденциальности]
- Чалфонт, Пенсильвания
sidebar 2003 г.

!! Я тоже делаю проект по ржавчине. Это так странно. Я здесь исследую свой проект и наткнулся на этот сайт, который ROCKS!

Katmie F [фамилия удалена редактором для конфиденциальности]
будущий доктор и журналистка - Луисвилл, Кентукки
2003

thumbs up sign Люди время от времени щедро оценивают наши усилия здесь, Кэтми.Но это первый раз, когда нам, старым фанатам, сказали, что наш сайт Rocks. Спасибо!

Ted Mooney, finishing.com Teds signature
Тед Муни, P.E.
finish.com - Пайн-Бич, Нью-Джерси
Стремление к жизни Алоха


2004

!! Я тоже работал над этим проектом. Я заняла 2-е место на научной выставке. Большое вам спасибо за вашу помощь!

Мэрилин Ф. [фамилия удалена редактором для конфиденциальности]
студентка - Хьюстон, Техас
.

Почему некоторые вещи ржавеют?

Вы когда-нибудь видели очень старую машину? Как насчет старого металлического ключа или набора инструментов? Может быть, вы видели валяющийся старый велосипед. Если какие-то из этих вещей были заброшены и оставлены без присмотра в течение нескольких лет, вероятно, они в плохом состоянии. На самом деле они, вероятно, приобрели красновато-коричневый цвет. Они могут даже отслаиваться во многих местах.

Что это за красновато-коричневый материал? Это пятна, на которых металл подвергся коррозии, и их называют ржавчиной.Когда металлические предметы ржавеют, они подвергаются опасности. Если в ближайшее время о них не позаботиться должным образом, они никому не пригодятся.

Но что такое ржавчина? Ржавчина - очень распространенное соединение. Его научное название - оксид железа (Fe2O3). Ржавчина образуется при реакции железа и кислорода в присутствии воды или влаги в воздухе.

Но знаете ли вы, что ржавчина не всегда бывает красновато-коричневого цвета? Вы бы поверили, что иногда он зеленый? Это так! Когда железо вступает в реакцию с хлоридом в подводной среде, появляется зеленая ржавчина.Иногда это можно увидеть на стали, используемой в подводных столбах.

Ржавчина возникает, когда железо или его сплавы, например сталь, подвергаются коррозии. В присутствии кислорода и воды поверхность куска железа сначала подвергнется коррозии. Со временем любой кусок железа полностью превратится в ржавчину и распадется.

Процесс ржавления - это реакция горения, похожая на огонь. При контакте с кислородом железо вступает в реакцию с кислородом с образованием ржавчины. Однако, в отличие от огня, реакция намного медленнее и не вызывает пламени.

Есть определенные факторы, которые могут ускорить процесс ржавления. Например, вода ускоряет реакцию. Другие вещества, такие как соль, также могут увеличить скорость процесса ржавления.

Для предотвращения ржавчины железо можно покрыть покрытием. Это предотвращает его реакцию с кислородом и водой. Один из таких процессов называется гальванизацией. Обычно это включает покрытие железного предмета слоем цинка. Цинк препятствует реакции железа с кислородом и водой с образованием ржавчины.

Другой метод предотвращения ржавчины намного проще и распространен.Что это такое? Покрасить! Вот так. Простой слой краски может предотвратить реакцию железа с кислородом и водой в окружающей среде.

У вас дома есть ржавые предметы? Как вы можете защитить их от коррозии? Действуй быстро! Они могут не подлежать ремонту, прежде чем вы об этом узнаете.

Стандарты: CCRA.L.3, CCRA.L.6, CCRA.R.1, CCRA.R.2, CCRA.R.4, CCRA.R.10, CCRA.SL.1, NGSS.PS1.B,

.

Смотрите также