ახალი ფრჩხილის ვერცხლისფერი ბრწყინვალება შეიძლება საბოლოოდ დაიწყოს მოწითალო-მოყავისფრო ლაქების გამოვლენა, განსაკუთრებით მაშინ, როდესაც ელემენტებს დიდი ხნის განმავლობაში განიცდიან. ეს ჟანგის ნაცნობი დასაწყისია. ჟანგის მიზეზები ქიმიურია და მოიცავს რეაქციებს წყალთან და ჟანგბადთან.
ჟანგის ქიმიური მიზეზები
კოროზიის მიზეზები მოითხოვს არსებობას წყალი და ჟანგბადი. წყალს შეუძლია შეითავსოს ნახშირორჟანგი ჰაერში და წარმოქმნას ნახშირმჟავა, სუსტი მჟავა.
როდესაც ეს მჟავე ხსნარი რკინას მიაღწევს, ხდება ორი რეაქცია. პირველი, მჟავე წყალი (კარგი ელექტროლიტი - ამის შესახებ მოგვიანებით) დაითხოვს რკინის ნაწილს ელექტრონების ამოღებით. შემდეგ, წყალი დაიწყება წყალბადად და ჟანგბადად. თავისუფალი ჟანგბადი რეაგირებს გახსნილ რკინასთან და ქმნის რკინის ოქსიდს და რკინის ოქსიდი არის ჟანგი.
ამ განმარტებადან შეიძლება შეიქმნას სიტყვის განტოლება ჟანგისთვის:
რკინა + წყალი + ჟანგბადი → რკინის ოქსიდი (ჟანგი)
Rust- ის ქიმიური რეაქციის შედეგი
ჟანგის შედეგად მიღებული ქიმიური რეაქციაა:
4Fe (s) + 3O2(ზ) + 6H2O (l) F 4Fe (OH)3(s)
ეს ფოროვანი ჟანგი, Fe (OH)
ეს რეაქცია ეტაპობრივად ხდება.
ჟანგის ელექტროქიმიური პროცესი
ლითონები, როგორიცაა რკინა, იხსნება ელექტროქიმიურ პროცესში. ეს ნიშნავს, რომ პროცესი მოქმედებს როგორც ელექტროქიმიური უჯრედი (ჩვეულებრივ ბატარეად მოიაზრება).
ანოდი იქნება ადგილი, სადაც ლითონი არის სტრესული ან დაზიანებული. კათოდი არის ლითონის კიდევ ერთი ნაწილი, რომელიც არ განიცდის კოროზიას. წყალი მოქმედებს როგორც ელექტროლიტი - ხიდი - და ატარებს იონებს ელექტრონების ნაკადის მოძრაობის შესანარჩუნებლად, ან, ამ შემთხვევაში, ელექტრონების ნაკადისთვის, რომელიც დაანგრევს რკინის ანოდის არეს.
ყველა ელექტროქიმიური პროცესი მოიცავს ქიმიური რეაქციის ტიპს, რომელსაც ეწოდება ჟანგვა-შემცირება ან რედოქს რეაქციები. რედოქს რეაქციაში ხდება ელექტრონების გადატანა. ელექტრონების კოროზიაში გადატანა ხდება ლითონის ზედაპირიდან და გადადის შესაბამის ელექტრონულ მიმღებებში, მაგალითად ჟანგბადსა და წყალბადში.
ჟანგის ორსაფეხურიანი ქიმიური რეაქციები
რედოქსული რეაქციები ხშირად შეიძლება მოთავსდეს ნახევრად რეაქციებად, თუ როგორ მოძრაობენ ელექტრონები რეაქციაში. ჟანგვის ნახევრად რეაქცია კარგავს ელექტრონებს, ხოლო შემცირების ნახევრად რეაქცია იძენს ელექტრონებს.
როდესაც წყალი შედის რკინის, Fe- სთან, დაჟანგვის პროცესში რკინა კარგავს ელექტრონებს:
- ანოდში დაჟანგვის ნახევრად რეაქცია: Fe (s) → Fe2+(aq) + 2_e_-
ერთდროულად, კათოდზე შეიძლება შემცირდეს ნახევრად რეაქცია:
- ჟანგბადის გაზის შემცირება: O2(ზ) + 2 სთ2O (l) + 4e- O 4 ოჰ- (aq)
- ან წყალბადის შემცირება: 2H+(aq) + 2e- → H2(ზ)
- ან ორივეს კომბინაცია: O2(ზ) + 4 სთ+(aq) + 4_e_- → 2 სთ2ო (ლ)
წყალბადის იონების მოხმარებასთან ერთად, pH იზრდება და ხდება ნაკლებად მჟავე და OH- იონები წყალში ჩნდებიან. ეს რეაგირებს რკინის (II) ჰიდროქსიდების წარმოქმნაზე, რომლებიც დაიწყებენ ნალექის გამოსწორებას:
2Fe2+(aq) + 4OH- (aq) F 2Fe (OH)2(s)
ჟანგის დადგომა
მას შემდეგ, რაც წყალიც და ჟანგბადიც ხელმისაწვდომია, საბოლოოდ ჟანგი მოხდება, თუნდაც ფოლადში, შენადნობი, რომელიც ძირითადად რკინისგან შედგება. გაუჩერებლად დარჩენის შემთხვევაში ჟანგი გაგრძელდება მცირე ლაქების გასწვრივ და მთელ ზედაპირს დაფარავს.
ფრჩხილის ორიგინალური ფორმის სუფთა ხაზები ადგილს დაუთმობს სკალიან მახასიათებელს და შემდეგ პატარა ორმოებს. მას შემდეგ, რაც რკინის ოქსიდი უფრო მსხვილი მოლეკულაა, ვიდრე ორიგინალი რკინა, ის მეტ ადგილს იკავებს და ეს ჟანგვისას ამახინჯებს ფრჩხილის ფორმას. ეს დამახინჯებული ფორმა იწვევს ჟანგიან სახსრების ჩხირსა და ჭკუას.
დროთა განმავლობაში, ჟანგი მიაღწევს ბირთვს და ლითონის ნატეხი ადვილად შეიძლება გატეხილიყო ხელში. მარილი, რომელიც წყალში გახსნილია, არ არის ჟანგის მიზეზი, მაგრამ ის აჩქარებს პროცესს.