Rost ist eine Tatsache des Lebens auf der Erde sowie auf mindestens einem anderen Planeten im Sonnensystem: dem Mars. Die rötliche Färbung dieses Planeten ist hauptsächlich auf das Vorhandensein von Eisenoxid oder Rost auf seiner Oberfläche zurückzuführen. Rost ist das Ergebnis der Kombination von Eisen mit Sauerstoff in einem Prozess, der Oxidation genannt wird, und das Vorhandensein von Rost auf dem Mars deutet darauf hin, dass es möglicherweise so gewesen ist in der Vergangenheit mehr molekularen Sauerstoff auf dem Planeten, obwohl auch Kohlendioxid, der Hauptbestandteil der heutigen Marsatmosphäre, liefern kann Sauerstoff. Die Rostbildung benötigt neben gasförmigem Sauerstoff auch Wasser, da es sich um einen zweistufigen Prozess handelt. Das ist ein Hinweis darauf, dass es auf dem Mars schon vor langer Zeit reichlich Wasser gegeben haben könnte.
TL; DR (zu lang; nicht gelesen)
Die Rostbildung erfordert Eisen, Wasser und Sauerstoff. Obwohl es sich um einen komplexen Prozess handelt, lautet die chemische Gleichung einfach 4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3.
Der erste Schritt: Oxidation von festem Eisen
Es ist allgemein bekannt, dass Rost entsteht, wenn Sie Wasser auf einem Metallgerät hinterlassen oder es feuchter Luft aussetzen. Denn der erste Schritt des Rostprozesses beinhaltet das Auflösen von festem Eisen in Lösung. Die Formel dafür lautet:
Fe (s) → Fe2+(wässrig) + 2e-
Die bei dieser Reaktion erzeugten Elektronen verbinden sich mit Wasserstoffionen im Wasser sowie mit gelöstem Sauerstoff zu Wasser:
4e- + 4H+(wässrig) + O2(wässrig) → 2H2O(l)
Diese beiden Reaktionen erzeugen Wasser und Eisen(II)-Ionen, jedoch keinen Rost. Damit sich das bildet, muss eine andere Reaktion ablaufen.
Der zweite Schritt: Bildung von hydratisiertem Eisenoxid (Rost)
Der Verbrauch von Wasserstoffionen, der beim Auflösen von Eisen auftritt, hinterlässt ein Übergewicht an Hydroxid (OH-) Ionen im Wasser. Die Eisen(II)-Ionen reagieren mit ihnen zu Grünrost:
Fe2+(wässrig) + 2OH-(wässrig) → Fe (OH)2(s)
Das ist nicht das Ende der Geschichte. Die Eisen(II)-Ionen verbinden sich auch mit Wasserstoff und Sauerstoff im Wasser zu Eisen(III)-Ionen:
4Fe2+(wässrig) + 4H+(wässrig) + O2(wässrig) → 4Fe3+(wässrig) + 2H2O(l)
Diese Eisenionen sind für die Bildung der rötlichen Ablagerung verantwortlich, die weltweit nach und nach Löcher in Autokarosserien und Metalldächer frisst. Sie verbinden sich mit den zusätzlichen Hydroxid-Ionen zu Eisen(III)-Hydroxid:
Fe3+(wässrig) + 3OH-(wässrig) → Fe (OH)3
Diese Verbindung dehydriert zu Fe2Ö3.H2Ö, das ist die chemische Formel für Rost.
Schreiben der ausgeglichenen Gleichung
Wenn Sie eine ausgewogene Gleichung für den gesamten Prozess aufstellen möchten, müssen Sie nur die Ausgangsreaktanden und die Reaktionsprodukte kennen. Die Reaktanten sind Eisen (Fe), Sauerstoff (O2) und Wasser (H2O) und das Produkt ist Eisen(III)hydroxid Fe(OH)3, also Fe + O2 + H2O → Fe (OH)3. In einer ausgewogenen Gleichung müssen auf beiden Seiten der Gleichung gleich viele Sauerstoff-, Wasserstoff- und Eisenatome vorkommen. Gleichen Sie die Anzahl der Wasserstoffatome aus, indem Sie die Anzahl der Wassermoleküle mit 6 und die Anzahl der Hydroxidmoleküle mit 4 multiplizieren. Sie müssen dann die Anzahl der O. multiplizieren2 Moleküle um 3 und die Anzahl der Fe-Ionen um 4. Das Ergebnis ist:
4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3