Rđa je činjenica života na Zemlji, kao i barem još jednom planetu u Sunčevom sustavu: Marsu. Crvenkasta nijansa tog planeta uglavnom je posljedica prisutnosti željeznog oksida ili hrđe na njegovoj površini. Rđa je rezultat kombinacije željeza s kisikom u procesu koji se naziva oksidacija, a prisutnost hrđe na Marsu sugerira da je možda bilo više molekularnog kisika na planetu u prošlosti, iako ugljični dioksid, koji je glavna komponenta sadašnje atmosfere Marsa, također može opskrbiti kisik. Osim plinovitog kisika, za stvaranje hrđe potrebna je i voda jer je to postupak u dva koraka. To je pokazatelj da je vode možda već davno bilo na Marsu.
TL; DR (predugo; Nisam pročitao)
Za stvaranje hrđe potrebno je željezo, voda i kisik. Iako je to složen postupak, kemijska jednadžba je jednostavno 4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3.
Prvi korak: oksidacija čvrstog željeza
Opće je poznato da hrđa nastaje kad na metalnom uređaju ostavite vodu ili je ostavite izloženu vlažnom zraku. To je zato što prvi korak u procesu hrđanja uključuje otapanje čvrstog željeza u otopini. Formula za to je:
Fe (i) → Fe2+(vod.) + 2e-
Elektroni nastali ovom reakcijom kombiniraju se s vodikovim ionima u vodi, kao i s otopljenim kisikom, dajući vodu:
4e- + 4H+(vodeno) + O2(vod.) → 2H2O (l)
Te dvije reakcije stvaraju vodu i ione željeza (II), ali ne i hrđu. Da bi se to stvorilo, mora se dogoditi još jedna reakcija.
Drugi korak: Stvaranje hidratiziranog željeznog oksida (hrđe)
Potrošnja vodikovih iona koja se događa otapanjem željeza ostavlja prednost hidroksidu (OH-) ioni u vodi. Ioni željeza (II) reagiraju s njima stvarajući zelenu hrđu:
Fe2+(vod.) + 2OH-(aq) → Fe (OH)2(s)
To nije kraj priče. Joni željeza (II) također se kombiniraju s vodikom i kisikom u vodi dajući ione željeza (III):
4Fe2+(vod.) + 4H+(vodeno) + O2(aq) → 4Fe3+(vod.) + 2H2O (l)
Ti su ioni željeza odgovorni za stvaranje crvenkaste naslage koja postupno izjeda rupe na automobilima i metalnim krovovima širom svijeta. Kombiniraju se s dodatnim hidroksidnim ionima da bi stvorili željezni (III) hidroksid:
Fe3+(vod.) + 3OH-(aq) → Fe (OH)3
Ovaj spoj dehidrira da postane Fe2O3.H2O, što je kemijska formula za hrđu.
Pisanje uravnotežene jednadžbe
Ako ste zainteresirani za pisanje uravnotežene jednadžbe za cijeli postupak, trebate znati samo početne reaktante i produkte reakcije. Reaktanti su željezo (Fe), kisik (O2) i vode (H2O), a proizvod je željezo (III) hidroksid Fe (OH)3, dakle Fe + O2 + H2O → Fe (OH)3. U uravnoteženoj jednadžbi mora se na obje strane jednadžbe pojaviti jednak broj atoma kisika, vodika i željeza. Uravnotežite broj atoma vodika množenjem broja molekula vode sa 6 i broja molekula hidroksida s 4. Zatim morate pomnožiti broj O2 molekule za 3 i broj Fe iona za 4. Rezultat je:
4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3