さびは、地球と太陽系の他の少なくとも1つの惑星である火星の生命の事実です。 その惑星の赤みがかった色合いは、主にその表面に酸化鉄または錆が存在することによるものです。 さびは酸化と呼ばれるプロセスで鉄と酸素が結合した結果であり、火星にさびが存在することは、さびがあった可能性があることを示唆しています。 火星の現在の大気の主成分である二酸化炭素も供給できるが、過去には地球上でより多くの分子状酸素が供給された 酸素。 ガス状の酸素に加えて、錆の形成には2段階のプロセスであるため、水が必要です。 これは、火星に水が豊富にあった可能性があることを示しています。
TL; DR(長すぎる; 読んでいない)
さびの形成には、鉄、水、酸素が必要です。 複雑なプロセスですが、化学反応式は単純に4Fe + 3Oです。2 + 6H2O→4Fe(OH)3.
最初のステップ:固体鉄の酸化
金属製の道具に水をかけたり、湿った空気にさらしたりすると、錆が発生することはよく知られています。 これは、錆びるプロセスの最初のステップが固体鉄の溶液への溶解を伴うためです。 この式は次のとおりです。
Fe(s)→Fe2+(aq)+ 2e-
この反応によって生成された電子は、水中の水素イオンおよび溶存酸素と結合して水を生成します。
4e- + 4H+(aq)+ O2(aq)→2H2O(l)
これらの2つの反応により、水と鉄(II)イオンが生成されますが、錆は発生しません。 それが形成されるためには、別の反応が起こらなければなりません。
2番目のステップ:水和酸化鉄(錆)の形成
鉄が溶解するときに発生する水素イオンの消費は、水酸化物(OH)の優勢を残します-)水中のイオン。 鉄(II)イオンはそれらと反応して、緑色の錆を形成します。
Fe2+(aq)+ 2OH-(aq)→Fe(OH)2(s)
それで話は終わりではありません。 鉄(II)イオンは、水中の水素および酸素とも結合して、鉄(III)イオンを生成します。
4Fe2+(aq)+ 4H+(aq)+ O2(aq)→4Fe3+(aq)+ 2H2O(l)
これらの鉄イオンは、世界中の車体や金属屋根の穴を徐々に食い尽くす赤みがかった堆積物の形成に関与しています。 それらは余分な水酸化物イオンと結合して水酸化鉄(III)を形成します。
Fe3+(aq)+ 3OH-(aq)→Fe(OH)3
この化合物は脱水して Fe2O3.H2O、さびの化学式です。
バランスの取れた方程式を書く
プロセス全体のバランスの取れた方程式を書くことに興味がある場合は、最初の反応物と反応の生成物を知るだけで済みます。 反応物は鉄(Fe)、酸素(O2)と水(H2O)、生成物は水酸化鉄(III)、Fe(OH)です。3、だからFe + O2 + H2O→Fe(OH)3. バランスの取れた方程式では、同じ数の酸素、水素、鉄の原子が方程式の両側に現れる必要があります。 水分子の数に6を掛け、水酸化物分子の数に4を掛けて、水素原子の数のバランスを取ります。 次に、Oの数を掛ける必要があります2 分子は3で、Feイオンの数は4です。 結果は次のとおりです。
4Fe + 3O2 + 6H2O→4Fe(OH)3