एक कील में जंग लगने का क्या कारण है?

एक नए नाखून की चांदी की चमक अंततः लाल-भूरे रंग के धब्बे दिखाना शुरू कर सकती है, खासकर जब लंबे समय तक तत्वों के संपर्क में आती है। यह जंग लगने की परिचित शुरुआत है। जंग लगने के कारण रासायनिक होते हैं और इसमें पानी और ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया शामिल होती है।

जंग के कारणों की उपस्थिति की आवश्यकता होती है पानी और ऑक्सीजन. पानी हवा में कार्बन डाइऑक्साइड के साथ मिलकर कार्बोनिक एसिड, एक कमजोर एसिड बना सकता है।

जब यह अम्लीय घोल लोहे तक पहुँचता है, तो दो प्रतिक्रियाएँ होती हैं। सबसे पहले, अम्लीय पानी (एक अच्छा इलेक्ट्रोलाइट - इस पर बाद में और अधिक) इलेक्ट्रॉनों को हटाकर कुछ लोहे को भंग कर देगा। फिर, पानी हाइड्रोजन और ऑक्सीजन में टूटना शुरू हो जाएगा। मुक्त ऑक्सीजन घुले हुए लोहे के साथ प्रतिक्रिया करके आयरन ऑक्साइड बनाता है, और आयरन ऑक्साइड जंग है।

इस स्पष्टीकरण से, जंग के लिए एक शब्द समीकरण बनाया जा सकता है:

आयरन + पानी + ऑक्सीजन → आयरन ऑक्साइड (जंग)

जंग लगने की परिणामी रासायनिक प्रतिक्रिया है:

4Fe (s) + 3O₂(जी) + 6H₂ओ(एल)→ 4Fe (ओएच)₃(ओं)

यह झरझरा जंग, Fe (OH)

हालाँकि, यह प्रतिक्रिया चरणों में होती है।

लोहे जैसी धातुएं विद्युत रासायनिक प्रक्रिया में घुल जाती हैं। इसका मतलब है कि प्रक्रिया एक इलेक्ट्रोकेमिकल सेल (आमतौर पर बैटरी के रूप में सोचा जाता है) की तरह काम करती है।

एनोड वह स्थान होगा जहां धातु पर जोर दिया गया है या क्षतिग्रस्त है। कैथोड धातु का एक और हिस्सा है जो जंग से नहीं गुजर रहा है। पानी इलेक्ट्रोलाइट के रूप में कार्य करता है - पुल - और इलेक्ट्रॉनों के प्रवाह को गतिमान रखने के लिए आयनों को स्थानांतरित करता है, या, इस मामले में, इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह जो लोहे के एनोड क्षेत्र को खराब कर देगा।

सभी विद्युत रासायनिक प्रक्रियाओं में एक प्रकार की रासायनिक प्रतिक्रिया शामिल होती है जिसे कहा जाता है ऑक्सीकरण न्यूनीकरण या रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं। एक रेडॉक्स प्रतिक्रिया में, इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण होता है। जंग में इलेक्ट्रॉनों का स्थानांतरण धातु की सतह से लिया जाता है और ऑक्सीजन और हाइड्रोजन जैसे उपयुक्त इलेक्ट्रॉन स्वीकर्ता को स्थानांतरित किया जाता है।

रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं प्रतिक्रिया में इलेक्ट्रॉन कैसे आगे बढ़ रहे हैं यह देखने के लिए अक्सर अर्ध-प्रतिक्रियाओं के रूप में रखा जा सकता है। ऑक्सीकरण आधा प्रतिक्रिया इलेक्ट्रॉनों को खो देता है, और कमी आधा प्रतिक्रिया इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करती है।

जब पानी लोहे, Fe के संपर्क में आता है, तो लोहा ऑक्सीकरण प्रक्रिया में इलेक्ट्रॉनों को खो देता है:

• एनोड पर, ऑक्सीकरण अर्ध-प्रतिक्रिया: Fe (s) → Fe²⁺(एक्यू) + 2_ई_^-

इसके साथ ही, कैथोड पर, कमी अर्ध-प्रतिक्रिया हो सकती है:

• ऑक्सीजन गैस की कमी: O₂(जी) + 2H₂ओ (एल) + 4e^- → 4OH^- (एक्यू) 
• या हाइड्रोजन की कमी: 2H⁺(एक्यू) + 2ई- → एच₂(छ)
• या दोनों का संयोजन: O₂(जी) + 4H⁺(एक्यू) + 4_ई_^- → 2H₂ओ (एल)

जैसे ही हाइड्रोजन आयनों का सेवन किया जाता है, पीएच बढ़ जाता है और कम अम्लीय हो जाता है, और OH^- आयन पानी में दिखाई देते हैं। ये लोहे (II) हाइड्रॉक्साइड का उत्पादन करने के लिए प्रतिक्रिया करते हैं जो घोल से बाहर निकलने लगेंगे:

2Fe²⁺(एक्यू) + 4OH^- (aq) → 2Fe (OH)₂(ओं)

चूंकि पानी और ऑक्सीजन दोनों आसानी से उपलब्ध हैं, इसलिए जंग अंततः स्टील में भी होगी, एक मिश्र धातु जो ज्यादातर लोहे से बनी होती है। यदि बिना रुके छोड़ दिया जाता है, तो जंग लगना छोटे-छोटे स्थानों पर जारी रहेगा और पूरी सतह को ढक देगा।

नाखून के मूल आकार की साफ रेखाएं एक टेढ़ी-मेढ़ी विशेषता और फिर छोटे-छोटे गड्ढों को रास्ता देंगी। चूंकि लोहे का ऑक्साइड मूल लोहे की तुलना में एक भारी अणु है, इसलिए यह अधिक स्थान लेता है, और यह जंग लगने पर कील के आकार को विकृत कर देता है। इस विकृत आकार के कारण जंग लगी टिका चिपक जाती है और चीख़ने लगती है।

समय के साथ, जंग कोर तक पहुंच जाएगी, और धातु के टुकड़े को किसी के हाथ में आसानी से तोड़ा जा सकता है। नमक जो पानी में घुल गया है, जंग लगने का एक कारण नहीं है, लेकिन यह प्रक्रिया को गति देता है।