Ржавчина - это факт жизни на Земле, а также, по крайней мере, еще на одной планете Солнечной системы: Марсе. Красноватый оттенок этой планеты во многом обусловлен присутствием на ее поверхности оксида железа или ржавчины. Ржавчина - это результат соединения железа с кислородом в процессе, называемом окислением, и наличие ржавчины на Марсе предполагает, что это могло произойти. больше молекулярного кислорода на планете в прошлом, хотя углекислый газ, который является основным компонентом нынешней атмосферы Марса, также может поставлять кислород. Помимо газообразного кислорода, для образования ржавчины требуется вода, потому что это двухэтапный процесс. Это признак того, что воды на Марсе могло быть много лет назад.
TL; DR (слишком длинный; Не читал)
Для образования ржавчины требуется железо, вода и кислород. Хотя это сложный процесс, химическое уравнение - это просто 4Fe + 3O.2 + 6H2О → 4Fe (ОН)3.
Первый шаг: окисление твердого железа
Общеизвестно, что ржавчина возникает, когда вы оставляете воду на металлическом инструменте или оставляете его на влажном воздухе. Это потому, что на первом этапе процесса ржавления твердое железо растворяется в растворе. Формула для этого:
Fe (s) → Fe2+(водн.) + 2e-
Электроны, образующиеся в этой реакции, соединяются с ионами водорода в воде, а также с растворенным кислородом, образуя воду:
4e- + 4H+(водн.) + O2(водн.) → 2H2О (л)
Эти две реакции производят ионы воды и железа (II), но не ржавчину. Чтобы это образовалось, должна произойти другая реакция.
Второй шаг: образование гидратированного оксида железа (ржавчины)
Потребление ионов водорода, которое происходит при растворении железа, оставляет преобладание гидроксида (OH-) ионы в воде. Ионы железа (II) реагируют с ними, образуя грин раст:
Fe2+(водн.) + 2ОН-(водн.) → Fe (OH)2(s)
Это еще не конец истории. Ионы железа (II) также соединяются с водородом и кислородом в воде с образованием ионов железа (III):
4Fe2+(водн.) + 4H+(водн.) + O2(водн.) → 4Fe3+(водн.) + 2H2О (л)
Эти ионы железа ответственны за образование красноватого налета, который постепенно разъедает дыры в кузовах автомобилей и металлических крышах по всему миру. Они соединяются с дополнительными ионами гидроксида с образованием гидроксида железа (III):
Fe3+(водн.) + 3ОН-(водн.) → Fe (OH)3
Это соединение обезвоживается, чтобы стать Fe2O3.ЧАС2O, химическая формула ржавчины.
Написание сбалансированного уравнения
Если вы хотите написать сбалансированное уравнение для всего процесса, вам нужно знать только исходные реагенты и продукты реакции. Реагенты: железо (Fe), кислород (O2) и вода (H2O), а продукт - гидроксид железа (III) Fe (OH)3, поэтому Fe + O2 + H2О → Fe (ОН)3. В сбалансированном уравнении одинаковое количество атомов кислорода, водорода и железа должно присутствовать с обеих сторон уравнения. Сбалансируйте количество атомов водорода, умножив количество молекул воды на 6 и количество молекул гидроксида на 4. Затем вам нужно умножить количество O2 молекул на 3 и количество ионов Fe на 4. Результат:
4Fe + 3O2 + 6H2О → 4Fe (ОН)3