الصدأ هو حقيقة من حقائق الحياة على الأرض بالإضافة إلى كوكب آخر على الأقل في النظام الشمسي: المريخ. ترجع الصبغة الحمراء لهذا الكوكب إلى حد كبير إلى وجود أكسيد الحديد أو الصدأ على سطحه. الصدأ هو نتيجة الجمع بين الحديد والأكسجين في عملية تسمى الأكسدة ، ويشير وجود الصدأ على المريخ إلى احتمال حدوث ذلك. المزيد من الأكسجين الجزيئي على الكوكب في الماضي ، على الرغم من أن ثاني أكسيد الكربون ، وهو المكون الرئيسي للغلاف الجوي الحالي للمريخ ، يمكنه أيضًا توفير الأكسجين. إلى جانب الأكسجين الغازي ، يحتاج تكوين الصدأ إلى الماء لأنه عملية من خطوتين. هذا مؤشر على أن الماء ربما كان وفيرًا على سطح المريخ منذ فترة طويلة.
TL ؛ DR (طويل جدًا ؛ لم أقرأ)
يتطلب تكوين الصدأ الحديد والماء والأكسجين. على الرغم من أنها عملية معقدة ، فإن المعادلة الكيميائية هي ببساطة 4Fe + 3O2 + 6 ح2O → 4Fe (أوه)3.
الخطوة الأولى: أكسدة الحديد الصلب
من المعروف أن الصدأ يحدث عندما تترك الماء على أداة معدنية أو تتركه معرضًا للهواء الرطب. ذلك لأن الخطوة الأولى في عملية الصدأ تتضمن إذابة الحديد الصلب وتحويله إلى محلول. الصيغة لهذا هي:
Fe (s) → Fe2+(عبد القدير) + 2 هـ-
تتحد الإلكترونات الناتجة عن هذا التفاعل مع أيونات الهيدروجين في الماء وكذلك مع الأكسجين المذاب لإنتاج الماء:
4 هـ- + 4 ح+(عبد القدير) + O2(عبد القدير) → 2H2يا (ل)
ينتج هذان التفاعلان أيونات الماء والحديد (II) ، ولكن ليس الصدأ. لكي يتشكل ذلك ، يجب أن يحدث رد فعل آخر.
الخطوة الثانية: تكوين أكسيد الحديد المائي (الصدأ)
إن استهلاك أيونات الهيدروجين التي تحدث عندما يذوب الحديد يترك رجحانًا من الهيدروكسيد (OH-) أيونات في الماء. تتفاعل أيونات الحديد (II) معها لتكوين صدأ أخضر:
الحديد2+(عبد القدير) + 2 أوه-(aq) → Fe (OH)2(س)
هذه ليست نهاية القصة. تتحد أيونات الحديد (II) أيضًا مع الهيدروجين والأكسجين في الماء لإنتاج أيونات الحديد (III):
4Fe2+(عبد القدير) + 4 ح+(عبد القدير) + O2(عبد القدير) → 4Fe3+(عبد القدير) + 2 ح2يا (ل)
هذه الأيونات الحديدية مسؤولة عن تكوين الرواسب الحمراء التي تأكل تدريجيًا الثقوب في أجسام السيارات والأسقف المعدنية في جميع أنحاء العالم تتحد مع أيونات الهيدروكسيد الإضافية لتكوين هيدروكسيد الحديد (III):
الحديد3+(عبد القدير) + 3 أوه-(aq) → Fe (OH)3
هذا المركب يجف ليصبح الحديد2ا3ح2ا، وهي الصيغة الكيميائية للصدأ.
كتابة المعادلة المتوازنة
إذا كنت مهتمًا بكتابة معادلة متوازنة للعملية بأكملها ، فأنت بحاجة فقط إلى معرفة المواد المتفاعلة الأولية ونواتج التفاعل. المواد المتفاعلة هي الحديد (Fe) والأكسجين (O2) والماء (H2O) ، والمنتج عبارة عن حديد (III) هيدروكسيد Fe (OH)3، لذلك Fe + O2 + ح2O → Fe (OH)3. في معادلة متوازنة ، يجب أن يظهر نفس عدد ذرات الأكسجين والهيدروجين والحديد على جانبي المعادلة. وازن عدد ذرات الهيدروجين بضرب عدد جزيئات الماء في 6 وعدد جزيئات الهيدروكسيد في 4. ثم يتعين عليك مضاعفة عدد O2 جزيئات بمقدار 3 وعدد أيونات الحديد بمقدار 4. النتيجه هي:
4Fe + 3O2 + 6 ح2O → 4Fe (أوه)3