Содержание, карта.

Как образуется ржавчина на металле


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+ + H 2O > 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!

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? (с иллюстрациями)

Ржавчина - это другое 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 ослабляя 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 самым 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 предполагает использование электрического заряда для подавления или предотвращения химической реакции, вызывающей образование ржавчины.

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

Как удалить ржавчину с металла? (с иллюстрациями)

Если вам нужно удалить ржавчину с металла, существует множество коммерческих продуктов. Большинство из них очень токсичны и для своей работы полагаются на какую-либо форму кислоты - фосфорной или щавелевой. Если вы их используете, обязательно наденьте резиновые перчатки и тщательно соблюдайте все инструкции и меры предосторожности, предоставленные производителем. Это удалит ржавчину и защитит вас от токсичных химикатов. Если вы предпочитаете избегать токсичных химикатов, есть несколько обычных предметов домашнего обихода, которые могут безопасно удалить ржавчину с металла, включая белый уксус, пищевую соду, наждачную бумагу и стальную вату.

Для удаления ржавчины с металла можно использовать наждачную бумагу. Белый уксус хорошо удаляет ржавчину с мелких металлических предметов.
Уксус

Белый уксус часто подходит для небольших предметов, таких как серьги.Просто налейте в стакан немного уксуса и дайте предметам хорошо пропитаться. После того, как вы увидите, что ржавчина растворилась, просто смойте украшение и вытрите насухо.

При удалении ржавчины с металла необходимо надевать резиновые перчатки.

Уксус также можно использовать для больших предметов. Либо вылейте его прямо на предмет, либо расстелите тканью. Когда ржавчина растворится, просто вытрите ее, сполосните вещь, а при необходимости просушите.

Пищевая сода

Использование пищевой соды - еще один способ удалить ржавчину с металла.Вы можете приготовить пасту, смешав пищевую соду и воду. Убедитесь, что раствор достаточно пастообразный, чтобы прилипать к поверхности, затем нанесите его на металл и оставьте. После того, как ржавчина освободится, ее можно стереть. Если пятна ржавчины очень глубокие, для их удаления может потребоваться дополнительное нанесение пасты. Пасту из пищевой соды также можно использовать по-разному в доме, и она является хорошей заменой для многих токсичных бытовых чистящих средств.

Грубые материалы

Если вы хотите удалить ржавчину с металла и не возражаете немного поработать, вы можете попробовать удалить ее вручную наждачной бумагой или другим грубым предметом, например, металлической мочалкой.Однако это может занять некоторое время. Если ржавчина широко распространена, может потребоваться несколько попыток, чтобы добраться до чистого металла.

Предотвращение ржавчины

Конечно, лучше не допускать появления ржавчины на металле.Сохранение металлов как можно более сухими помогает предотвратить ржавчину, потому что вода - это то, что создает почву для появления ржавчины. Однако предотвратить это не всегда возможно, особенно если вы находитесь в местах с высокой влажностью, поэтому рекомендуется сразу же обработать ржавчину, прежде чем она начнет разъедать металл. Помните, что чем дольше ржавчина остается без обработки, тем труднее ее удалить и тем серьезнее повреждения.

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

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 будут полезны.

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 при коррозии железа или его сплавов, например стали. 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