Ruoste on tosiasia elämästä maapallolla sekä ainakin yhdellä muulla aurinkokunnan planeetalla: Marsilla. Tämän planeetan punertava sävy johtuu suurelta osin rautaoksidin tai ruosteen läsnäolosta sen pinnalla. Ruoste on seurausta raudan ja hapen yhdistämisestä prosessissa, jota kutsutaan hapettumiseksi, ja Marsin ruostesäteilyn perusteella voidaan olettaa, että aikaisemmin planeetalla on enemmän molekyylihappea, vaikka hiilidioksidi, joka on Marsin nykyisen ilmakehän pääkomponentti, voi myös toimittaa happi. Kaasumaisen hapen lisäksi ruosteen muodostuminen tarvitsee vettä, koska se on kaksivaiheinen prosessi. Tämä on osoitus siitä, että vettä on voinut olla runsaasti Marsilla kauan sitten.
TL; DR (liian pitkä; Ei lukenut)
Ruosteen muodostuminen vaatii rautaa, vettä ja happea. Vaikka se on monimutkainen prosessi, kemiallinen yhtälö on yksinkertaisesti 4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3.
Ensimmäinen vaihe: kiinteän raudan hapetus
Yleisesti tiedetään, että ruostetta tapahtuu, kun jätät vettä metallilaitteeseen tai jätät sen kostealle ilmalle. Tämä johtuu siitä, että ruostumisprosessin ensimmäinen vaihe sisältää kiinteän raudan liukenemisen liuokseen. Kaava tähän on:
Fe (t) → Fe2+(aq) + 2e-
Tämän reaktion tuottamat elektronit yhdistyvät vedessä olevien vetyionien kanssa sekä liuenneen hapen kanssa veden tuottamiseksi:
4e- + 4H+(aq) + O2(aq) → 2H2O (l)
Nämä kaksi reaktiota tuottavat vesi- ja rauta (II) -ioneja, mutta eivät ruostetta. Tämän muodostamiseksi on tapahduttava toinen reaktio.
Toinen vaihe: Hydratoidun rautaoksidin (ruosteen) muodostuminen
Raudan liuennuttua tapahtuva vetyionien kulutus jättää hydroksidin (OH-) ioneja vedessä. Rauta (II) -ionit reagoivat niiden kanssa muodostaen vihreän ruosteen:
Fe2+(aq) + 2OH-(aq) → Fe (OH)2s
Se ei ole tarinan loppu. Rauta (II) -ionit yhdistyvät myös vedessä olevan vedyn ja hapen kanssa rauta (III) -ionien tuottamiseksi:
4Fe2+(aq) + 4H+(aq) + O2(aq) → 4Fe3+(aq) + 2H2O (l)
Nämä rauta-ionit ovat vastuussa punertavan kerrostuman muodostumisesta, joka syö vähitellen reikiä autokappaleisiin ja metallikattoihin maailmanlaajuisesti. Ne yhdistyvät ylimääräisten hydroksidi-ionien kanssa muodostaen rauta (III) -hydroksidia:
Fe3+(aq) + 3OH-(aq) → Fe (OH)3
Tämä yhdiste kuivuu tullakseen Fe2O3H2O, joka on ruosteen kemiallinen kaava.
Tasapainoisen yhtälön kirjoittaminen
Jos olet kiinnostunut kirjoittamaan tasapainotetun yhtälön koko prosessille, sinun tarvitsee tietää vain alkuperäiset reagenssit ja reaktiotuotteet. Reagenssit ovat rauta (Fe), happi (O2) ja vesi (H2Ja tuote on rauta (III) hydroksidi Fe (OH)3, joten Fe + O2 + H2O → Fe (OH)3. Tasapainotetussa yhtälössä yhtälön molemmille puolille täytyy ilmestyä sama määrä happi-, vety- ja rautatomeja. Tasapainotetaan vetyatomien määrä kertomalla vesimolekyylien lukumäärä 6: lla ja hydroksidimolekyylien lukumäärä 4: llä. Sitten sinun on kerrottava O: n määrä2 molekyylit 3 ja Fe-ionien lukumäärä 4. Tulos on:
4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3