Kas izraisa nagu rūsēšanu?

Jauna nagu sudraba spīdums var sākt parādīties sarkanbrūnos plankumos, it īpaši, ja tie tiek pakļauti elementiem ilgāku laiku. Šis ir pazīstamais rūsēšanas sākums. Rūsēšanas cēloņi ir ķīmiski un ietver reakcijas ar ūdeni un skābekli.

Korozijas cēloņi prasa klātbūtni ūdens un skābeklis. Ūdens var apvienoties ar gaisā esošo oglekļa dioksīdu, veidojot ogļskābi, vāju skābi.

Kad šis skābs šķīdums sasniedz dzelzi, notiek divas reakcijas. Pirmkārt, paskābinātais ūdens (labs elektrolīts - vairāk par to vēlāk) izšķīdinās daļu dzelzs, noņemot elektronus. Tad ūdens sāks sadalīties ūdeņradī un skābeklī. Brīvais skābeklis reaģē ar izšķīdinātu dzelzi, veidojot dzelzs oksīdu, un dzelzs oksīds ir rūsa.

No šī skaidrojuma var izveidot vārdu vienādojumu rūsai:

Dzelzs + ūdens + skābeklis → dzelzs oksīds (rūsas)

Rezultātā rūsēšanas ķīmiskā reakcija ir:

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

Šī porainā rūsa, Fe (OH)₃s) reaģē ar papildu skābekli, lai iegūtu vairāk kristalizētu rūsu ar Fe formulu

Šī reakcija tomēr notiek pakāpeniski.

Metāli, piemēram, dzelzs, izšķīst elektroķīmiskajā procesā. Tas nozīmē, ka process darbojas kā elektroķīmiskais elements (parasti to uzskata par akumulatoru).

The anodu būs vieta, kur metāls ir spriegots vai bojāts. The katods ir vēl viena metāla daļa, kas nav pakļauta korozijai. Ūdens darbojas kā elektrolīts - tilts - un transportē jonus, lai uzturētu kustīgu elektronu plūsmu, vai šajā gadījumā elektronu plūsmu, kas korozēs dzelzs anoda laukumu.

Visi elektroķīmiskie procesi ir saistīti ar ķīmiskās reakcijas veidu, ko sauc oksidēšanās-reducēšanās vai redoksreakcijas. Redoksa reakcijā notiek elektronu pārnese. Elektronu pārnešana korozijā tiek noņemta no metāla virsmas un tiek pārnesta uz piemērotiem elektronu akceptoriem, piemēram, skābekli un ūdeņradi.

Redoksa reakcijas bieži var ievietot kā pusreakcijas, lai redzētu, kā elektroni pārvietojas reakcijā. Oksidācijas pusreakcija zaudē elektronus, un reducēšanās pusreakcija iegūst elektronus.

Kad ūdens nonāk saskarē ar dzelzi, Fe, oksidācijas procesā dzelzs zaudē elektronus:

• Pie anoda oksidēšanās pusreakcija: Fe (s) → Fe²⁺(aq) + 2_e_^-

Vienlaikus katodā redukcijas pusreakcija var būt:

• Skābekļa gāzes samazināšana: O₂(g) + 2H₂O (l) + 4e^- → 4OH^- (aq) 
• Vai ūdeņraža reducēšana: 2H⁺(aq) + 2e- → H₂g)
• Vai abu kombinācija: O₂(g) + 4H⁺(aq) + 4_e_^- → 2H₂O (l)

Kad patērē ūdeņraža jonus, pH paaugstinās un kļūst mazāk skābs, un OH^- ūdenī parādās joni. Tie reaģē, iegūstot dzelzs (II) hidroksīdus, kas sāks izkrist no šķīduma:

2Fe²⁺(aq) + 4OH^- (aq) → 2Fe (OH)₂s)

Tā kā gan ūdens, gan skābeklis ir viegli pieejami, galu galā notiks rūsas pat tērauda sakausējumā, kas galvenokārt sastāv no dzelzs. Ja tas netiks apturēts, rūsēšana turpināsies gar maziem plankumiem un aptvers visu virsmu.

Sākotnējās nagu tīrās līnijas ļausies zvīņainai iezīmei un pēc tam mazām bedrēm. Tā kā dzelzs oksīds ir apjomīgāka molekula nekā oriģinālais dzelzs, tas aizņem vairāk vietas, un tas deformē nagu formu, jo tas rūsē. Šī sagrozītā forma izraisa arī sarūsējušo eņģu pielipšanu un čīkstēšanu.

Laika gaitā rūsa sasniegs kodolu, un metāla gabalu var viegli salauzt cilvēka rokās. Sāls, kas izšķīdināta ūdenī, nav viens no rūsēšanas cēloņiem, taču tas paātrina procesu.