Сребрни сјај новог нокта на крају може почети да показује црвенкасто-смеђе мрље, посебно када је изложен елементима током дужег временског периода. Ово је познати почетак рдања. Узроци рђања су хемијски и укључују реакције са водом и кисеоником.
Хемијски узроци хрђања
Узроци корозије захтевају присуство воде и кисеоника. Вода се може комбиновати са угљен-диоксидом у ваздуху и формирати угљену киселину, слабу киселину.
Када овај кисели раствор дође до гвожђа, јављају се две реакције. Прво, закисељена вода (добар електролит - о томе више касније) раствориће део гвожђа уклањањем електрона. Тада ће се вода почети распадати на водоник и кисеоник. Слободни кисеоник реагује са раствореним гвожђем дајући оксид гвожђа, а оксид гвожђа је рђа.
Из овог објашњења може се створити једначина речи за рђу:
Гвожђе + вода + кисеоник → гвоздени оксид (рђа)
Резултирајућа хемијска реакција рђе
Добијена хемијска реакција рђања је:
4Фе (с) + 3О2(г) + 6Х2О (л) → 4Фе (ОХ)3(с)
Ова порозна рђа, Фе (ОХ)3(с) реагује са додатним кисеоником дајући кристализованију рђу са формулом Фе
Ова реакција се, међутим, дешава у корацима.
Електрохемијски процес рђе
Метали попут гвожђа растварају се у електрохемијском процесу. То значи да процес делује попут електрохемијске ћелије (која се обично назива батеријом).
Тхе анода биће место где је метал под стресом или оштећен. Тхе катода је други део метала који није подвргнут корозији. Вода делује као електролит - мост - и транспортује јоне да задржи проток електрона у покрету, или, у овом случају, проток електрона који ће нагризати анодно подручје гвожђа.
Сви електрохемијски процеси укључују врсту хемијске реакције тзв оксидација-редукција или редокс реакције. У редокс реакцији долази до преноса електрона. Пренос електрона у корозији узима се са површине метала и преноси на одговарајуће електронске акцепторе, попут кисеоника и водоника.
Хемијске реакције рђе у два корака
Редокс реакције често се могу поставити као полуреакције да би се видело како се електрони крећу у реакцији. Полу-реакција оксидације губи електроне, а редукција полу-реакција добија електроне.
Када вода дође у контакт са гвожђем, Фе, гвожђе губи електроне у процесу оксидације:
- На аноди, полуреакција оксидације: Фе (с) → Фе2+(ак) + 2_е_-
Истовремено, на катоди, полуреакција редукције може бити:
- Смањење гасова кисеоника: О.2(г) + 2Х2О (л) + 4е- → 4ОХ- (ак)
- Или редукција водоника: 2Х+(ак) + 2е- → Х.2(г)
- Или комбинација оба: О.2(г) + 4Х+(ак) + 4_е_- → 2Х2О (л)
Како се јони водоника троше, пХ расте и постаје мање кисео, а ОХ- јони се појављују у води. Они реагују како би произвели хидроксиде гвожђа (ИИ) који ће почети да преципитирају из раствора:
2Фе2+(вод.) + 40Х- (ак) → 2Фе (ОХ)2(с)
Појава хрђања
Будући да су и вода и кисеоник лако доступни, на крају ће се догодити рђа, чак и у челику, легури која се састоји углавном од гвожђа. Ако се не заустави, рђа ће се наставити поред малих места и покрити целу површину.
Чисте линије оригиналног облика ноктију уступиће место љускавом, а затим малим јамицама. С обзиром да је оксид гвожђа гломазнији молекул од оригиналног гвожђа, заузима више простора, а то нарушава облик нокта док рђа. Овај искривљени облик такође узрокује лепљење и шкрипање зарђалих шарки.
Временом ће рђа доћи до језгра, а комад метала може се лако сломити у нечијим рукама. Сол која је растворена у води није један од узрока рђања, али убрзава процес.