สนิมเป็นความจริงของสิ่งมีชีวิตบนโลก เช่นเดียวกับดาวเคราะห์ดวงอื่นในระบบสุริยะอย่างน้อยหนึ่งดวง: ดาวอังคาร สีแดงของดาวเคราะห์ดวงนั้นส่วนใหญ่เกิดจากการมีอยู่ของเหล็กออกไซด์หรือสนิมบนพื้นผิวของมัน สนิมเป็นผลมาจากการรวมตัวของเหล็กกับออกซิเจนในกระบวนการที่เรียกว่าออกซิเดชัน และการปรากฏตัวของสนิมบนดาวอังคารบ่งชี้ว่าอาจมี ออกซิเจนในระดับโมเลกุลมากขึ้นบนโลกในอดีต แม้ว่าคาร์บอนไดออกไซด์ซึ่งเป็นองค์ประกอบหลักของชั้นบรรยากาศปัจจุบันของดาวอังคารก็สามารถจัดหา ออกซิเจน นอกจากก๊าซออกซิเจนแล้ว การเกิดสนิมยังต้องการน้ำ เนื่องจากเป็นกระบวนการสองขั้นตอน นั่นเป็นข้อบ่งชี้ว่าอาจมีน้ำมากบนดาวอังคารเมื่อนานมาแล้ว
ทีแอล; DR (ยาวเกินไป; ไม่ได้อ่าน)
การเกิดสนิมต้องใช้เหล็ก น้ำ และออกซิเจน แม้ว่ามันจะเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน แต่สมการทางเคมีนั้นก็แค่ 4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3.
ขั้นตอนแรก: การเกิดออกซิเดชันของเหล็กแข็ง
เป็นเรื่องปกติที่สนิมจะเกิดขึ้นเมื่อคุณทิ้งน้ำไว้บนเครื่องมือโลหะหรือปล่อยให้สัมผัสกับอากาศชื้น นั่นเป็นเพราะขั้นตอนแรกในกระบวนการขึ้นสนิมเกี่ยวข้องกับการละลายของเหล็กแข็งเป็นสารละลาย สูตรสำหรับสิ่งนี้คือ:
เฟ → เฟ2+(aq) + 2e-
อิเล็กตรอนที่เกิดจากปฏิกิริยานี้รวมกับไฮโดรเจนไอออนในน้ำเช่นเดียวกับออกซิเจนที่ละลายในน้ำเพื่อผลิตน้ำ:
4e- + 4H+(aq) + O2(aq) → 2H2โอ(ล.)
ปฏิกิริยาทั้งสองนี้ผลิตน้ำและไอออนของเหล็ก (II) แต่ไม่เกิดสนิม เพื่อที่จะเกิดขึ้น ปฏิกิริยาอื่นจะต้องเกิดขึ้น
ขั้นตอนที่สอง: การก่อตัวของไฮเดรตเหล็กออกไซด์ (สนิม)
การบริโภคไฮโดรเจนไอออนที่เกิดขึ้นในขณะที่เหล็กละลายทำให้ไฮดรอกไซด์มีความเหนือกว่า (OH-) ไอออนในน้ำ ไอออนของเหล็ก (II) ทำปฏิกิริยากับพวกมันเพื่อสร้างสนิมสีเขียว:
เฟ2+(aq) + 2OH-(aq) → เฟ (OH)2(ส)
นั่นไม่ใช่จุดจบของเรื่อง ไอออนของเหล็ก (II) ยังรวมกับไฮโดรเจนและออกซิเจนในน้ำเพื่อผลิตไอออนของเหล็ก (III):
4Fe2+(aq) + 4H+(aq) + O2(aq) → 4Fe3+(aq) + 2H2โอ(ล.)
ไอออนของเหล็กเหล่านี้มีหน้าที่ในการก่อตัวของคราบสีแดงที่ค่อยๆ กินรูในตัวถังรถยนต์และหลังคาโลหะทั่วโลก พวกมันรวมกับไอออนไฮดรอกไซด์พิเศษเพื่อสร้างไฮดรอกไซด์ของเหล็ก (III):
เฟ3+(aq) + 3OH-(aq) → เฟ (OH)3
สารประกอบนี้ทำให้ขาดน้ำกลายเป็น เฟ2อู๋3.H2อู๋ซึ่งเป็นสูตรเคมีกันสนิม
การเขียนสมการสมดุล
หากคุณสนใจที่จะเขียนสมการสมดุลสำหรับกระบวนการทั้งหมด คุณจำเป็นต้องรู้เฉพาะตัวทำปฏิกิริยาตั้งต้นและผลิตภัณฑ์ของปฏิกิริยาเท่านั้น สารตั้งต้นคือ เหล็ก (Fe) ออกซิเจน (O .)2) และน้ำ (H2O) และผลิตภัณฑ์คือเหล็ก (III) ไฮดรอกไซด์ Fe (OH)3ดังนั้น Fe + O2 + โฮ2O → เฟ (OH)3. ในสมการที่สมดุล อะตอมของออกซิเจน ไฮโดรเจน และเหล็กจำนวนเท่ากันจะต้องปรากฏบนทั้งสองข้างของสมการ ทำให้จำนวนอะตอมของไฮโดรเจนสมดุลโดยการคูณจำนวนโมเลกุลของน้ำด้วย 6 และจำนวนโมเลกุลของไฮดรอกไซด์ด้วย 4 จากนั้นคุณต้องคูณจำนวน O2 โมเลกุล 3 และจำนวน Fe ไอออน 4 ผลลัพธ์คือ:
4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe (OH)3