A rozsda a Föld, valamint a Naprendszer legalább egy másik bolygójának ténye: a Mars. A bolygó vöröses árnyalata nagyrészt annak köszönhető, hogy a felületén vas-oxid vagy rozsda található. A rozsda a vas és az oxigén kombinációjának eredménye az oxidációnak nevezett folyamatban, és a Marson a rozsda jelenléte arra utal, hogy több molekuláris oxigént a bolygón a múltban, bár a szén-dioxid, amely a Mars jelenlegi légkörének fő alkotóeleme, szintén képes ellátni oxigén. A gáz halmazállapotú oxigén mellett a rozsda képződéséhez vízre van szükség, mivel ez kétlépéses folyamat. Ez arra utal, hogy a Marson már régen rengeteg víz lehetett.
TL; DR (túl hosszú; Nem olvastam)
A rozsda kialakulásához vas, víz és oxigén szükséges. Bár összetett folyamat, a kémiai egyenlet egyszerűen 4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3.
Az első lépés: a szilárd vas oxidációja
Köztudott, hogy a rozsda akkor fordul elő, ha vizet hagy egy fémgépen, vagy ha nedves levegőnek teszi ki. Ennek oka, hogy a rozsdásodás első lépése magában foglalja a szilárd vas oldatban való oldódását. Ennek képlete a következő:
Fe (s) → Fe2+(aq) + 2e-
Az ebben a reakcióban keletkező elektronok a vízben lévő hidrogénionokkal, valamint oldott oxigénnel együtt vizet termelnek:
4e- + 4H+(aq) + O2(aq) → 2H2O (l)
Ez a két reakció víz és vas (II) ionokat termel, rozsdát azonban nem. Ennek kialakulásához újabb reakciónak kell bekövetkeznie.
A második lépés: Hidratált vasoxid (rozsda) képződése
A vas oldódásakor bekövetkező hidrogénionok fogyasztása a hidroxid (OH-) ionok a vízben. A vas (II) ionok reagálva velük zöld rozsdát képeznek:
Fe2+(aq) + 2OH-(aq) → Fe (OH)2s
Ezzel még nincs vége a történetnek. A vas (II) ionok a vízben lévő hidrogénnel és oxigénnel kombinálva vas (III) ionokat állítanak elő:
4Fe2+(aq) + 4H+(aq) + O2(aq) → 4Fe3+(aq) + 2H2O (l)
Ezek a vasionok felelősek a vöröses lerakódás kialakulásáért, amely fokozatosan lyukakat emészt az autó karosszériáiban és a fém tetőfedésben világszerte. Az extra hidroxidionokkal egyesülve vas (III) hidroxidot képeznek:
Fe3+(aq) + 3OH-(aq) → Fe (OH)3
Ez a vegyület dehidrálódik Fe2O3.H2O, amely a rozsda kémiai képlete.
A kiegyensúlyozott egyenlet megírása
Ha érdekel egy kiegyensúlyozott egyenlet megírása a teljes folyamathoz, akkor csak a kezdeti reagenseket és a reakció termékeit kell ismernie. A reagensek vas (Fe), oxigén (O2) és a víz (H2És a termék vas (III) hidroxid Fe (OH)3, tehát Fe + O2 + H2O → Fe (OH)3. Egy kiegyensúlyozott egyenletben azonos számú oxigén-, hidrogén- és vasatomnak kell megjelennie az egyenlet mindkét oldalán. Kiegyensúlyozzuk a hidrogénatomok számát úgy, hogy megszorozzuk a vízmolekulák számát 6-mal, a hidroxidmolekulák számát pedig 4-gyel. Ezután meg kell szoroznia az O számát2 molekulákat 3-mal, a Fe-ionok számát pedig 4-gyel. Az eredmény:
4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3