Rūsa ir dzīves fakts uz Zemes, kā arī vismaz viena cita Saules sistēmas planēta: Marss. Šīs planētas sarkanīgi nokrāsa lielā mērā ir saistīta ar dzelzs oksīda vai rūsas klātbūtni tās virsmā. Rūsa ir dzelzs un skābekļa savienojuma rezultāts procesā, ko sauc par oksidāciju, un rūsas klātbūtne uz Marsa liek domāt, ka varētu būt pagātnē uz planētas ir vairāk molekulārā skābekļa, lai gan oglekļa dioksīds, kas ir galvenā Marsa pašreizējās atmosfēras sastāvdaļa, var arī piegādāt skābeklis. Papildus gāzveida skābeklim rūsas veidošanai nepieciešams ūdens, jo tas ir divpakāpju process. Tas liecina, ka uz Marsa ūdens jau sen varēja būt bagātīgs.
TL; DR (pārāk ilgi; Nelasīju)
Rūsas veidošanai nepieciešams dzelzs, ūdens un skābeklis. Lai gan tas ir sarežģīts process, ķīmiskais vienādojums ir vienkārši 4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3.
Pirmais solis: cietā dzelzs oksidēšana
Ir vispārzināms, ka rūsas rodas, atstājot ūdeni uz metāla agregāta vai atstājot to pakļautu mitra gaisa iedarbībai. Tas ir tāpēc, ka pirmais solis rūsēšanas procesā ietver cietā dzelzs šķīdināšanu šķīdumā. Šī formula ir šāda:
Fe (s) → Fe2+(aq) + 2e-
Šajā reakcijā radītie elektroni apvienojas ar ūdeņraža joniem ūdenī, kā arī ar izšķīdinātu skābekli, lai iegūtu ūdeni:
4e- + 4H+(aq) + O2(aq) → 2H2O (l)
Šīs divas reakcijas rada ūdens un dzelzs (II) jonus, bet nerūsē. Lai tas izveidotos, ir jānotiek citai reakcijai.
Otrais solis: hidratēta dzelzs oksīda (rūsa) veidošanās
Ūdeņraža jonu patēriņš, kas rodas, kad dzelzs izšķīst, atstāj hidroksīda pārsvaru (OH-) joni ūdenī. Dzelzs (II) joni reaģē ar tiem, veidojot zaļu rūsu:
Fe2+(aq) + 2OH-(aq) → Fe (OH)2s)
Ar to viss vēl nebeidzas. Dzelzs (II) joni savienojas arī ar ūdeņradi un skābekli ūdenī, lai iegūtu dzelzs (III) jonus:
4Fe2+(aq) + 4H+(aq) + O2(aq) → 4Fe3+(aq) + 2H2O (l)
Šie dzelzs joni ir atbildīgi par sarkanīgas nogulsnes veidošanos, kas visā pasaulē pamazām apēd bedrītes auto virsbūvēs un metāla jumta segumā. Tie apvienojas ar papildu hidroksīda joniem, veidojot dzelzs (III) hidroksīdu:
Fe3+(aq) + 3OH-(aq) → Fe (OH)3
Šis savienojums dehidrē, lai kļūtu Fe2O3.H2O, kas ir rūsas ķīmiskā formula.
Balansētā vienādojuma rakstīšana
Ja jūs interesē rakstīt līdzsvarotu vienādojumu visam procesam, jums jāzina tikai sākotnējie reaģenti un reakcijas produkti. Reaģenti ir dzelzs (Fe), skābeklis (O2) un ūdeni (H2Un produkts ir dzelzs (III) hidroksīds Fe (OH)3, tātad Fe + O2 + H2O → Fe (OH)3. Līdzsvarotā vienādojumā abās vienādojuma pusēs jāparādās vienādam skābekļa, ūdeņraža un dzelzs atomu skaitam. Līdzsvaro ūdeņraža atomu skaitu, reizinot ūdens molekulu skaitu ar 6 un hidroksīda molekulu skaitu ar 4. Pēc tam jums jāreizina O skaits2 molekulas pa 3 un Fe jonu skaits ar 4. Rezultāts ir:
4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3