Rost är ett faktum av livet på jorden liksom åtminstone en annan planet i solsystemet: Mars. Den planets rödaktiga nyans beror till stor del på närvaron av järnoxid eller rost på dess yta. Rost är resultatet av kombinationen av järn och syre i en process som kallas oxidation, och närvaron av rost på Mars antyder att det kan ha varit mer molekylärt syre på planeten tidigare, även om koldioxid, som är huvudkomponenten i Mars nuvarande atmosfär, också kan leverera syre. Förutom gasformigt syre behöver bildandet av rost vatten eftersom det är en tvåstegsprocess. Det är en indikation på att vatten kan ha varit rikligt på Mars för länge sedan.
TL; DR (för lång; Läste inte)
Rostbildning kräver järn, vatten och syre. Även om det är en komplex process är den kemiska ekvationen helt enkelt 4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3.
Det första steget: Oxidation av fast järn
Det är allmänt känt att rost uppstår när du lämnar vatten på ett metallredskap eller låter det utsättas för fuktig luft. Det beror på att det första steget i rostprocessen innebär upplösning av fast järn i lösning. Formeln för detta är:
Fe (s) → Fe2+(aq) + 2e-
Elektronerna som produceras genom denna reaktion kombineras med vätejoner i vattnet såväl som med upplöst syre för att producera vatten:
4e- + 4H+(aq) + O2(aq) → 2H2O (l)
Dessa två reaktioner ger vatten och järn (II) joner, men inte rost. För att detta ska kunna bildas måste ytterligare en reaktion inträffa.
Det andra steget: Bildning av hydratiserad järnoxid (rost)
Konsumtionen av vätejoner som uppstår när järn löses upp lämnar en övervägande av hydroxid (OH-) joner i vattnet. Järn (II) jonerna reagerar med dem för att bilda grön rost:
Fe2+(aq) + 2OH-(aq) → Fe (OH)2(s)
Det är inte slutet på berättelsen. Järn (II) jonerna kombineras också med väte och syre i vattnet för att producera järn (III) joner:
4Fe2+(aq) + 4H+(aq) + O2(aq) → 4Fe3+(aq) + 2H2O (l)
Dessa järnjoner är ansvariga för bildandet av den rödaktiga avlagringen som gradvis äter hål i karosserier och metalltak över hela världen. De kombineras med de extra hydroxidjonerna för att bilda järn (III) hydroxid:
Fe3+(aq) + 3OH-(aq) → Fe (OH)3
Denna förening torkar ut och blir Fe2O3.H2O, som är den kemiska formeln för rost.
Skriva den balanserade ekvationen
Om du är intresserad av att skriva en balanserad ekvation för hela processen behöver du bara känna till de initiala reaktanterna och reaktionens produkter. Reaktanterna är järn (Fe), syre (O2) och vatten (H2Och produkten är järn (III) hydroxid Fe (OH)3så Fe + O2 + H2O → Fe (OH)3. I en balanserad ekvation måste samma antal syre-, väte- och järnatomer förekomma på båda sidor av ekvationen. Balansera antalet väteatomer genom att multiplicera antalet vattenmolekyler med 6 och antalet hydroxidmolekyler med 4. Du måste sedan multiplicera antalet O2 molekyler med 3 och antalet Fe-joner med 4. Resultatet är:
4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3