Karat adalah fakta kehidupan di Bumi serta setidaknya satu planet lain di tata surya: Mars. Semburat kemerahan planet itu sebagian besar disebabkan oleh adanya oksida besi, atau karat, di permukaannya. Karat adalah hasil dari kombinasi besi dengan oksigen dalam proses yang disebut oksidasi, dan keberadaan karat di Mars menunjukkan mungkin ada lebih banyak oksigen molekuler di planet ini di masa lalu, meskipun karbon dioksida, yang merupakan komponen utama atmosfer Mars sekarang, juga dapat memasok oksigen. Selain gas oksigen, pembentukan karat membutuhkan air karena merupakan proses dua langkah. Itu indikasi bahwa air mungkin berlimpah di Mars sejak lama.
TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)
Pembentukan karat membutuhkan zat besi, air dan oksigen. Meskipun prosesnya kompleks, persamaan kimianya hanyalah 4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3.
Langkah Pertama: Oksidasi Besi Padat
Sudah menjadi rahasia umum bahwa karat terjadi ketika Anda meninggalkan air pada peralatan logam atau Anda membiarkannya terkena udara lembab. Itu karena langkah pertama dalam proses pengkaratan melibatkan pelarutan besi padat ke dalam larutan. Rumus untuk ini adalah:
Fe(s) → Fe2+(aq) + 2e-
Elektron yang dihasilkan oleh reaksi ini bergabung dengan ion hidrogen di dalam air serta dengan oksigen terlarut untuk menghasilkan air:
4e- + 4H+(aq) + O2(aq) → 2H2O(l)
Kedua reaksi ini menghasilkan ion air dan besi (II), tetapi tidak menimbulkan karat. Agar itu terbentuk, reaksi lain harus terjadi.
Langkah Kedua: Pembentukan Oksida Besi Terhidrasi (Karat)
Konsumsi ion hidrogen yang terjadi saat besi larut meninggalkan lebih banyak hidroksida (OH .).-) ion dalam air. Ion besi (II) bereaksi dengan mereka untuk membentuk karat hijau:
Fe2+(aq) + 2OH-(aq) → Fe (OH)2(s)
Itu bukan akhir dari cerita. Ion besi (II) juga bergabung dengan hidrogen dan oksigen di dalam air untuk menghasilkan ion besi (III):
4Fe2+(aq) + 4H+(aq) + O2(aq) → 4Fe3+(aq) + 2H2O(l)
Ion besi ini bertanggung jawab atas pembentukan endapan kemerahan yang secara bertahap memakan lubang di badan mobil dan atap logam di seluruh dunia. Mereka bergabung dengan ion hidroksida ekstra untuk membentuk besi (III) hidroksida:
Fe3+(aq) + 3OH-(aq) → Fe (OH)3
Senyawa ini mengalami dehidrasi menjadi Fe2HAI3.H2HAI, yang merupakan rumus kimia untuk karat.
Menulis Persamaan Setara
Jika Anda tertarik untuk menulis persamaan setara untuk seluruh proses, Anda hanya perlu mengetahui reaktan awal dan produk reaksi. Reaktannya adalah besi (Fe), oksigen (O2) dan air (H2O), dan produknya adalah besi (III) hidroksida Fe (OH)3, jadi Fe + O2 + H2O → Fe (OH)3. Dalam persamaan yang seimbang, jumlah atom oksigen, hidrogen, dan besi yang sama harus muncul di kedua sisi persamaan. Setarakan jumlah atom hidrogen dengan mengalikan jumlah molekul air dengan 6 dan jumlah molekul hidroksida dengan 4. Anda kemudian harus mengalikan jumlah O2 molekul sebanyak 3 dan jumlah ion Fe sebanyak 4. Hasilnya adalah:
4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3
