Apa Penyebab Kuku Berkarat?

Kilauan perak dari kuku baru mungkin mulai menunjukkan bintik-bintik coklat kemerahan pada akhirnya, terutama bila terkena elemen untuk waktu yang lama. Ini adalah awal yang akrab dari karat. Penyebab karat adalah kimia dan melibatkan reaksi dengan air dan oksigen.

Penyebab korosi memerlukan adanya: air dan oksigen. Air dapat bergabung dengan karbon dioksida di udara untuk membentuk asam karbonat, asam lemah.

Ketika larutan asam ini mencapai besi, dua reaksi terjadi. Pertama, air yang diasamkan (elektrolit yang baik – lebih lanjut tentang ini nanti) akan melarutkan sebagian besi dengan melepaskan elektron. Kemudian, air akan mulai terurai menjadi hidrogen dan oksigen. Oksigen bebas bereaksi dengan besi terlarut untuk membentuk oksida besi, dan oksida besi berkarat.

Dari penjelasan ini, persamaan kata untuk karat dapat dibuat:

Besi + air + oksigen → oksida besi (karat)

Reaksi kimia yang dihasilkan dari karat adalah:

4Fe(s) + 3O₂(g) + 6H₂O(l)→ 4Fe (OH)₃(s)

Karat berpori ini, Fe(OH)₃(s) bereaksi dengan oksigen tambahan untuk menghasilkan karat yang lebih mengkristal dengan rumus Fe₂HAI₃. xH₂0. Besi (III) oksida terhidrasi (Fe₂HAI₃) memiliki air yang terikat dengan sekitar 3/2 H₂HAI; jumlah air tidak tetap sehingga x di depan H₂0.

Reaksi ini, bagaimanapun, terjadi dalam langkah-langkah.

Logam seperti besi larut dalam proses elektrokimia. Ini berarti prosesnya bertindak seperti sel elektrokimia (biasanya dianggap sebagai baterai).

Itu anoda akan menjadi lokasi di mana logam tertekan atau rusak. Itu katoda adalah bagian lain dari logam yang tidak mengalami korosi. Air bertindak sebagai elektrolit – jembatan – dan mengangkut ion untuk menjaga aliran elektron tetap bergerak, atau, dalam hal ini, aliran elektron yang akan menimbulkan korosi pada area anoda besi.

Semua proses elektrokimia melibatkan jenis reaksi kimia yang disebut oksidasi-reduksi atau reaksi redoks. Dalam reaksi redoks, terjadi transfer elektron. Transfer elektron dalam korosi diambil dari permukaan logam dan ditransfer ke akseptor elektron yang sesuai, seperti oksigen dan hidrogen.

Reaksi redoks sering dapat ditempatkan sebagai setengah-reaksi untuk melihat bagaimana elektron bergerak dalam reaksi. Setengah reaksi oksidasi kehilangan elektron, dan setengah reaksi reduksi mendapatkan elektron.

Ketika air bersentuhan dengan besi, Fe, besi kehilangan elektron dalam proses oksidasi:

• Di anoda, setengah reaksi oksidasi: Fe (s) → Fe²⁺(aq) + 2_e_^-

Secara bersamaan, di katoda, setengah reaksi reduksi mungkin:

• Pengurangan gas oksigen: O₂(g) + 2H₂O(l) + 4e^- → 4OH^- (aq) 
• Atau reduksi hidrogen: 2H⁺(aq) + 2e- → H₂(g)
• Atau kombinasi keduanya: O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4_e_^- → 2H₂O(l)

Saat ion hidrogen dikonsumsi, pH naik dan menjadi kurang asam, dan OH^- ion muncul di dalam air. Ini bereaksi untuk menghasilkan besi (II) hidroksida yang akan mulai mengendap dari larutan:

2Fe²⁺(aq) + 4OH^- (aq) → 2Fe (OH)₂(s)

Karena air dan oksigen sudah tersedia, karat pada akhirnya akan terjadi, bahkan pada baja, paduan yang sebagian besar terdiri dari besi. Jika dibiarkan, karat akan berlanjut melewati bintik-bintik kecil dan menutupi seluruh permukaan.

Garis-garis bersih dari bentuk asli kuku akan berubah menjadi fitur bersisik dan kemudian ke lubang-lubang kecil. Karena oksida besi adalah molekul yang lebih besar daripada besi asli, ia membutuhkan lebih banyak ruang, dan ini mendistorsi bentuk kuku karena berkarat. Bentuk terdistorsi ini juga menyebabkan engsel berkarat menempel dan mencicit.

Seiring waktu, karat akan mencapai inti, dan potongan logam dapat dengan mudah pecah di tangan seseorang. Garam yang larut dalam air bukanlah salah satu penyebab karat, tetapi mempercepat prosesnya.