Uue küünte hõbedasel läikel võivad lõpuks ilmneda punakaspruunid laigud, eriti kui see on elementidega pikemat aega kokku puutunud. See on roostetamise tuttav algus. Roostetamise põhjused on keemilised ja hõlmavad reaktsioone vee ja hapnikuga.
Roostetamise keemilised põhjused
Korrosiooni põhjused nõuavad vesi ja hapnik. Vesi võib koos õhus sisalduva süsinikdioksiidiga moodustada süsinikhappe, nõrga happe.
Kui see happeline lahus jõuab rauani, tekib kaks reaktsiooni. Esiteks, hapendatud vesi (hea elektrolüüt - rohkem sellest hiljem) lahustab osa rauda elektronide eemaldamise teel. Seejärel hakkab vesi lagunema vesinikuks ja hapnikuks. Vaba hapnik reageerib lahustunud rauaga, moodustades raudoksiidi ja raudoksiid on rooste.
Selle selgituse põhjal saab luua rooste sõnavõrrandi:
Raud + vesi + hapnik → raudoksiid (rooste)
Sellest tulenev rooste keemiline reaktsioon
Saadud roostetamise keemiline reaktsioon on:
4Fe (s) + 3O2(g) + 6H2O (l) → 4Fe (OH)3s)
See poorne rooste, Fe (OH)3s) reageerib täiendava hapnikuga, saades kristallilisema rooste valemiga Fe
2O3. xH20. Hüdraaditud raud (III) oksiid (Fe2O3) on vesi ühendatud umbes 3/2 H-ga2O; veekogus ei ole fikseeritud, seega x H ees20.See reaktsioon toimub aga järk-järgult.
Rooste elektrokeemiline protsess
Metallid nagu raud lahustuvad elektrokeemilises protsessis. See tähendab, et protsess toimib nagu elektrokeemiline element (mida tavaliselt peetakse akuks).
The anood on koht, kus metall on pingestatud või kahjustatud. The katood on metalli teine osa, mis ei läbi korrosiooni. Vesi toimib elektrolüüdina - sillana - ja transpordib ioone, et hoida liikuvat elektronide voolu või antud juhul elektronide voogu, mis söövitavad raua anoodiala.
Kõik elektrokeemilised protsessid hõlmavad keemilise reaktsiooni tüüpi oksüdeerumine-redutseerimine või redoksreaktsioonid. Redoksreaktsioonis toimub elektronide ülekanne. Elektroonide ülekanne korrosioonis võetakse metalli pinnalt ja viiakse sobivatesse elektronide aktseptoritesse, nagu hapnik ja vesinik.
Rooste kaheastmelised keemilised reaktsioonid
Redoksreaktsioonid võib sageli asetada poolreaktsioonidena, et näha, kuidas elektronid reaktsioonis liiguvad. Oksüdatsiooni poolreaktsioon kaotab elektronid ja redutseerimise poolreaktsioon saab elektronid.
Kui vesi puutub kokku raua, Fe-ga, kaotab raud oksüdatsiooniprotsessis elektronid:
- Anoodil oksüdeerumise poolreaktsioon: Fe (s) → Fe2+(aq) + 2_e_-
Samal ajal võib katoodi juures reduktsiooni poolreaktsioon olla:
- Hapniku vähendamine: O2(g) + 2H2O (l) + 4e- → 4OH- (aq)
- Või vesiniku redutseerimine: 2H+(aq) + 2e- → H2g)
- Või mõlema kombinatsioon: O2(g) + 4H+(aq) + 4_e_- → 2H2O (l)
Vesinikioonide tarbimisel tõuseb pH ja muutub vähem happeliseks ning OH- ioonid ilmuvad vette. Need reageerivad, et saada raud (II) hüdroksiide, mis hakkavad lahusest sadestuma:
2Fe2+(aq) + 4OH- (aq) → 2Fe (OH)2s)
Roostetamise esinemine
Kuna nii vesi kui ka hapnik on hõlpsasti kättesaadavad, tekib rooste isegi terasest, mis koosneb peamiselt rauast. Kui see jääb peatamata, jätkub roostetamine mööda väikesi kohti ja katab kogu pinna.
Küünte algse kuju puhtad jooned annavad koha ketendavale joonele ja seejärel väikestele aukudele. Kuna raudoksiid on esialgsest rauast mahukam molekul, võtab see rohkem ruumi ja see moonutab roostetades küünte kuju. See moonutatud kuju põhjustab ka roostes hingede kleepumist ja kriuksumist.
Aja jooksul jõuab rooste südamikuni ja metallitüki saab kergesti oma kätes murda. Vees lahustunud sool pole roostetamise üks põhjustest, kuid kiirendab protsessi.