Sidabrinis naujo nago blizgesys gali pradėti rodyti rausvai rudas dėmes, ypač ilgą laiką veikiant elementams. Tai yra įprasta rūdijimo pradžia. Rūdijimo priežastys yra cheminės ir susijusios su reakcijomis su vandeniu ir deguonimi.
Cheminės rūdijimo priežastys
Dėl korozijos priežasčių reikia vandens ir deguonies. Vanduo gali susijungti su ore esančiu anglies dioksidu, kad susidarytų silpna rūgštis - anglies rūgštis.
Kai šis rūgštus tirpalas pasiekia geležį, įvyksta dvi reakcijos. Pirma, parūgštintas vanduo (geras elektrolitas - apie tai vėliau) ištirps dalį geležies pašalindamas elektronus. Tada vanduo pradės skilti į vandenilį ir deguonį. Laisvas deguonis reaguoja su ištirpusia geležimi ir sudaro geležies oksidą, o geležies oksidas yra rūdys.
Remiantis šiuo paaiškinimu, galima sukurti rūdžių žodžių lygtį:
Geležis + vanduo + deguonis → geležies oksidas (rūdys)
Rezultatas - cheminė rūdžių reakcija
Dėl susidariusios cheminės rūdijimo reakcijos yra:
4Fe (s) + 3O2(g) + 6H2O (l) → 4Fe (OH)3s
Šis akytas rūdis, Fe (OH)
3s) reaguoja su papildomu deguonimi, kad gautų daugiau kristalizuotų rūdžių pagal Fe formulę2O3. xH20. Hidratuotas geležies (III) oksidas (Fe2O3) turi vandenį, prijungtą maždaug 3/2 H2O; vandens kiekis nėra fiksuotas, taigi x priešais H20.Tačiau ši reakcija vyksta pakopomis.
Elektrocheminis rūdžių procesas
Tokie metalai kaip geležis ištirpsta elektrocheminiame procese. Tai reiškia, kad procesas veikia kaip elektrocheminis elementas (paprastai laikomas baterija).
The anodas bus vieta, kur metalas yra įtemptas ar pažeistas. The katodas yra dar viena metalo dalis, kuri nėra korozija. Vanduo veikia kaip elektrolitas - tiltas - ir perneša jonus, kad elektronų srautas judėtų, arba, šiuo atveju, elektronų srautas, kuris sugadins geležies anodo plotą.
Visi elektrocheminiai procesai apima tam tikrą cheminę reakciją, vadinamą oksidacija-redukcija arba redokso reakcijos. Redokso reakcijoje vyksta elektronų perdavimas. Elektronų pernaša korozijos metu paimama iš metalo paviršiaus ir perkeliama į tinkamus elektronų akceptorius, tokius kaip deguonis ir vandenilis.
Dviejų etapų rūdžių cheminės reakcijos
Redokso reakcijos dažnai galima pateikti kaip pusines reakcijas, kad būtų galima pamatyti, kaip elektronai juda reakcijos metu. Oksidacijos pusė reakcija praranda elektronus, o redukcijos pusė - elektronus.
Kai vanduo liečiasi su geležimi, Fe, oksidacijos metu geležis praranda elektronus:
- Anode oksidacijos pusinė reakcija: Fe (s) → Fe2+(aq) + 2_e_-
Tuo pačiu metu katode redukcijos pusinė reakcija gali būti:
- Deguonies dujų mažinimas: O2(g) + 2H2O (l) + 4e- → 4OH- (aq)
- Arba vandenilio redukcija: 2H+(aq) + 2e- → H2g)
- Arba abiejų derinys: O2(g) + 4H+(aq) + 4_e_- → 2H2O (l)
Vartojant vandenilio jonus, pH pakyla ir tampa mažiau rūgštus, o OH- vandenyje pasirodo jonai. Šie reaguoja gamindami geležies (II) hidroksidus, kurie pradės kristi iš tirpalo:
2Fe2+(aq) + 4OH- (aq) → 2Fe (OH)2s
Rūdijimo atsiradimas
Kadangi tiek vandens, tiek deguonies yra lengvai prieinama, rūdys galiausiai atsiras net ir iš plieno, lydinio, sudaryto daugiausia iš geležies. Jei jis nebus sustabdytas, rūdys tęsis pro mažas dėmes ir padengs visą paviršių.
Švarios originalios nagų formos linijos užleis žvynuotą bruožą, o paskui - mažas duobutes. Kadangi geležies oksidas yra didesnės molekulės nei originali geležis, jis užima daugiau vietos ir tai iškraipo nago formą, kai jis rūdija. Dėl šios iškraipytos formos surūdiję vyriai prilimpa ir girgžda.
Laikui bėgant rūdys pasieks šerdį, o metalo gabalą galima lengvai sulaužyti savo rankose. Vandenyje ištirpusi druska nėra viena iš rūdijimo priežasčių, tačiau ji pagreitina procesą.