Rust er et faktum av livet på jorden, så vel som minst en annen planet i solsystemet: Mars. Den rødlige fargen på den planeten skyldes i stor grad tilstedeværelsen av jernoksid, eller rust, på overflaten. Rust er resultatet av kombinasjonen av jern og oksygen i en prosess som kalles oksidasjon, og tilstedeværelsen av rust på Mars antyder at det kan ha vært mer molekylært oksygen på planeten tidligere, selv om karbondioksid, som er hovedkomponenten i Mars nåværende atmosfære, også kan levere oksygen. I tillegg til gassformet oksygen trenger rustdannelsen vann fordi det er en totrinnsprosess. Det er en indikasjon på at vann kan ha vært rikelig på Mars for lenge siden.
TL; DR (for lang; Leste ikke)
Dannelse av rust krever jern, vann og oksygen. Selv om det er en kompleks prosess, er den kjemiske ligningen ganske enkelt 4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3.
Det første trinnet: Oksidasjon av fast jern
Det er allment kjent at rust oppstår når du legger igjen vann på et metallredskap eller lar det være utsatt for fuktig luft. Det er fordi det første trinnet i rustprosessen innebærer oppløsning av fast jern i løsning. Formelen for dette er:
Fe (s) → Fe2+(aq) + 2e-
Elektronene produsert av denne reaksjonen kombineres med hydrogenioner i vannet så vel som med oppløst oksygen for å produsere vann:
4e- + 4H+(aq) + O2(aq) → 2H2O (l)
Disse to reaksjonene produserer vann og jern (II) -ioner, men ikke rust. For at det skal danne seg, må det oppstå en annen reaksjon.
Det andre trinnet: Dannelse av hydrert jernoksid (rust)
Forbruket av hydrogenioner som oppstår når jern løser seg, etterlater en overvekt av hydroksid (OH-) ioner i vannet. Jern (II) ionene reagerer med dem for å danne grønn rust:
Fe2+(aq) + 2OH-(aq) → Fe (OH)2(s)
Det er ikke slutten på historien. Jern (II) ionene kombineres også med hydrogen og oksygen i vannet for å produsere jern (III) ioner:
4Fe2+(aq) + 4H+(aq) + O2(aq) → 4Fe3+(aq) + 2H2O (l)
Disse jernionene er ansvarlige for dannelsen av den rødlige avleiringen som gradvis spiser hull i bilkarosserier og metalltak over hele verden. De kombineres med de ekstra hydroksydionene for å danne jern (III) hydroksid:
Fe3+(aq) + 3OH-(aq) → Fe (OH)3
Denne forbindelsen dehydrerer til å bli Fe2O3.H2O, som er den kjemiske formelen for rust.
Skrive den balanserte ligningen
Hvis du er interessert i å skrive en balansert ligning for hele prosessen, trenger du bare å vite de første reaktantene og produktene av reaksjonen. Reaktantene er jern (Fe), oksygen (O2) og vann (H2O), og produktet er jern (III) hydroksid Fe (OH)3, så Fe + O2 + H2O → Fe (OH)3. I en balansert ligning må det samme antall oksygen-, hydrogen- og jernatomer vises på begge sider av ligningen. Balansere antall hydrogenatomer ved å multiplisere antall vannmolekyler med 6 og antall hydroksidmolekyler med 4. Du må da multiplisere antall O2 molekyler med 3 og antall Fe-ioner med 4. Resultatet er:
4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3