Rugina este un fapt al vieții pe Pământ, precum și cel puțin o altă planetă din sistemul solar: Marte. Tenta roșiatică a planetei se datorează în mare parte prezenței oxidului de fier sau a ruginii pe suprafața sa. Rugina este rezultatul combinației fierului cu oxigenul într-un proces numit oxidare, iar prezența ruginii pe Marte sugerează că ar fi putut exista mai mult oxigen molecular pe planetă în trecut, deși dioxidul de carbon, care este componenta principală a atmosferei prezente a lui Marte, poate furniza, de asemenea, oxigen. Pe lângă oxigenul gazos, formarea ruginii are nevoie de apă, deoarece este un proces în doi pași. Aceasta este o indicație că apa ar fi putut fi abundentă pe Marte cu mult timp în urmă.
TL; DR (Prea lung; Nu am citit)
Formarea ruginii necesită fier, apă și oxigen. Deși este un proces complex, ecuația chimică este pur și simplu 4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3.
Primul pas: oxidarea fierului solid
Este cunoscut faptul că rugina apare atunci când lăsați apă pe un instrument metalic sau o lăsați expusă la aerul umed. Asta pentru că primul pas în procesul de ruginire implică dizolvarea fierului solid în soluție. Formula pentru aceasta este:
Fe (s) → Fe2+(aq) + 2e-
Electronii produși de această reacție se combină cu ioni de hidrogen din apă, precum și cu oxigen dizolvat pentru a produce apă:
4e- + 4H+(aq) + O2(aq) → 2H2O (l)
Aceste două reacții produc ioni de apă și fier (II), dar nu rugină. Pentru ca aceasta să se formeze, trebuie să apară o altă reacție.
Al doilea pas: formarea oxidului de fier hidratat (rugină)
Consumul de ioni de hidrogen care se produce pe măsură ce fierul se dizolvă lasă o preponderență de hidroxid (OH-) ioni în apă. Ionii de fier (II) reacționează cu ei pentru a forma rugina verde:
Fe2+(aq) + 2OH-(aq) → Fe (OH)2(s)
Nu acesta este sfârșitul poveștii. Ionii de fier (II) se combină, de asemenea, cu hidrogen și oxigen din apă pentru a produce ioni de fier (III):
4Fe2+(aq) + 4H+(aq) + O2(aq) → 4Fe3+(aq) + 2H2O (l)
Acești ioni de fier sunt responsabili pentru formarea depozitului roșcat care mănâncă treptat găuri în corpurile auto și acoperișurile metalice din întreaga lume. Se combină cu ionii de hidroxid suplimentari pentru a forma hidroxid de fier (III):
Fe3+(aq) + 3OH-(aq) → Fe (OH)3
Acest compus se deshidratează pentru a deveni Fe2O3.H2O, care este formula chimică pentru rugină.
Scrierea ecuației echilibrate
Dacă sunteți interesat să scrieți o ecuație echilibrată pentru întregul proces, trebuie doar să cunoașteți reactanții inițiali și produsele reacției. Reactanții sunt fierul (Fe), oxigenul (O2) și apă (H2O), iar produsul este hidroxid de fier (III) Fe (OH)3, deci Fe + O2 + H2O → Fe (OH)3. Într-o ecuație echilibrată, același număr de atomi de oxigen, hidrogen și fier trebuie să apară pe ambele părți ale ecuației. Echilibrați numărul de atomi de hidrogen înmulțind numărul de molecule de apă cu 6 și numărul de molecule de hidroxid cu 4. Apoi, trebuie să înmulțiți numărul de O2 molecule cu 3 și numărul de ioni Fe cu 4. Rezultatul este:
4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3