Rdza jest faktem na Ziemi, a także na co najmniej jednej innej planecie w Układzie Słonecznym: Marsie. Czerwonawy odcień tej planety jest w dużej mierze spowodowany obecnością tlenku żelaza lub rdzy na jej powierzchni. Rdza jest wynikiem połączenia żelaza z tlenem w procesie zwanym utlenianiem, a obecność rdzy na Marsie sugeruje, że mogło dojść do więcej tlenu cząsteczkowego na planecie w przeszłości, chociaż dwutlenek węgla, który jest głównym składnikiem obecnej atmosfery Marsa, może również dostarczać tlen. Oprócz tlenu gazowego do powstawania rdzy potrzebna jest woda, ponieważ jest to proces dwuetapowy. To wskazuje na to, że dawno temu na Marsie mogło być dużo wody.
TL; DR (zbyt długi; Nie czytałem)
Powstawanie rdzy wymaga żelaza, wody i tlenu. Chociaż jest to złożony proces, równanie chemiczne to po prostu 4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3.
Pierwszy krok: utlenianie litego żelaza
Powszechnie wiadomo, że rdza pojawia się, gdy pozostawisz wodę na metalowym narzędziu lub wystawisz go na działanie wilgotnego powietrza. Dzieje się tak, ponieważ pierwszy etap procesu rdzewienia polega na rozpuszczeniu stałego żelaza w roztworze. Wzór na to to:
Fe (s) → Fe2+(aq) + 2e-
Elektrony wytworzone w tej reakcji łączą się z jonami wodoru w wodzie, a także z rozpuszczonym tlenem, tworząc wodę:
4e- + 4 godz+(aq) + O2(aq) → 2H2O(l)
Te dwie reakcje wytwarzają jony wody i żelaza (II), ale nie rdzewieją. Aby tak się stało, musi nastąpić kolejna reakcja.
Drugi krok: tworzenie uwodnionego tlenku żelaza (rdza)
Zużycie jonów wodorowych, które występuje podczas rozpuszczania żelaza, pozostawia przewagę wodorotlenku (OH-) jony w wodzie. Jony żelaza (II) reagują z nimi tworząc zieloną rdzę:
Fe2+(wodny) + 2OH-(aq) → Fe (OH)2(y)
To nie koniec historii. Jony żelaza (II) łączą się również z wodorem i tlenem w wodzie, tworząc jony żelaza (III):
4Fe2+(wodny) + 4H+(aq) + O2(aq) → 4Fe3+(wodny) + 2H2O(l)
Te jony żelaza są odpowiedzialne za tworzenie się czerwonawego osadu, który stopniowo wyżera dziury w karoseriach samochodów i metalowych dachach na całym świecie. Łączą się z dodatkowymi jonami wodorotlenkowymi, tworząc wodorotlenek żelaza (III):
Fe3+(aq) + 3OH-(aq) → Fe (OH)3
Ten związek odwadnia się, aby stać się Fe2O3.H2O, który jest wzorem chemicznym rdzy.
Pisanie zrównoważonego równania
Jeśli interesuje Cię napisanie zrównoważonego równania dla całego procesu, wystarczy znać początkowe reagenty i produkty reakcji. Reagentami są żelazo (Fe), tlen (O2) i wody (H2O), a produktem jest wodorotlenek żelaza (III) Fe (OH)3, więc Fe + O2 + H2O → Fe (OH)3. W zrównoważonym równaniu ta sama liczba atomów tlenu, wodoru i żelaza musi występować po obu stronach równania. Zrównoważ liczbę atomów wodoru, mnożąc liczbę cząsteczek wody przez 6 i liczbę cząsteczek wodorotlenku przez 4. Następnie musisz pomnożyć liczbę O2 cząsteczki o 3 i liczbę jonów Fe o 4. Wynik to:
4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3