Yeni bir çivinin gümüş parlaklığı, özellikle uzun süre elementlere maruz kaldığında, sonunda kırmızımsı kahverengi lekeler göstermeye başlayabilir. Bu, paslanmanın tanıdık başlangıcıdır. Paslanmanın nedenleri kimyasaldır ve su ve oksijen ile reaksiyonları içerir.
Paslanmanın Kimyasal Nedenleri
Korozyonun nedenleri, aşağıdakilerin varlığını gerektirir: su ve oksijen. Su, zayıf bir asit olan karbonik asit oluşturmak için havadaki karbondioksit ile birleşebilir.
Bu asidik çözelti demire ulaştığında iki reaksiyon meydana gelir. İlk olarak, asitlendirilmiş su (iyi bir elektrolit – daha sonra bu konuda daha fazla bilgi verilir) elektronları uzaklaştırarak demirin bir kısmını çözecektir. Daha sonra su, hidrojen ve oksijene parçalanmaya başlayacaktır. Serbest oksijen, demir oksit oluşturmak için çözünmüş demir ile reaksiyona girer ve demir oksit pastır.
Bu açıklamadan pas için bir kelime denklemi oluşturulabilir:
Demir + su + oksijen → demir oksit (pas)
Pasın Ortaya Çıkan Kimyasal Reaksiyonu
Paslanmanın ortaya çıkan kimyasal reaksiyonu:
4Fe (s) + 3O2(g) + 6H2O(l)→ 4Fe(OH)3(ler)
Bu gözenekli pas, Fe(OH)3(s) Fe formülü ile daha kristalize bir pas elde etmek için ek oksijen ile reaksiyona girer2Ö3. xH20. Hidratlı demir (III) oksit (Fe2Ö3) yaklaşık 3/2 H ile bağlı suya sahiptir2Ö; su miktarı sabit değildir, bu nedenle H'nin önündeki x20.
Ancak bu reaksiyon aşamalar halinde gerçekleşir.
Pasın Elektrokimyasal Süreci
Demir gibi metaller elektrokimyasal bir işlemde çözülür. Bu, işlemin bir elektrokimyasal hücre gibi davrandığı anlamına gelir (genellikle pil olarak düşünülür).
anot metalin gerildiği veya hasar gördüğü bir yer olacaktır. katot metalin korozyona uğramayan başka bir parçasıdır. Su, elektrolit yani köprü görevi görür ve elektron akışını veya bu durumda demirin anot alanını aşındıracak elektron akışını hareket ettirmek için iyonları taşır.
Tüm elektrokimyasal süreçler, adı verilen bir tür kimyasal reaksiyon içerir. oksidasyon redüksiyon veya redoks reaksiyonları. Redoks tepkimesinde elektron transferi olur. Korozyonda elektronların transferi metal yüzeyinden alınır ve oksijen ve hidrojen gibi uygun elektron alıcılarına aktarılır.
Pasın İki Aşamalı Kimyasal Reaksiyonları
redoks reaksiyonları elektronların reaksiyonda nasıl hareket ettiğini görmek için genellikle yarı reaksiyonlar olarak yerleştirilebilir. Oksidasyon yarı reaksiyonu elektronları kaybeder ve indirgeme yarı reaksiyonu elektronları kazanır.
Su demir, Fe ile temas ettiğinde, demir oksidasyon sürecinde elektron kaybeder:
- Anotta, oksidasyon yarı reaksiyonu: Fe (s) → Fe2+(sulu) + 2_e_-
Aynı zamanda, katotta bir indirgeme yarı reaksiyonu şu şekilde olabilir:
- Oksijen gazının azaltılması: O2(g) + 2H2O(l) + 4e- → 4OH- (sulu)
- Veya hidrojenin indirgenmesi: 2H+(sulu) + 2e- → H2(g)
- Veya her ikisinin kombinasyonu: O2(g) + 4H+(sulu) + 4_e_- → 2H2O(l)
Hidrojen iyonları tüketildikçe pH yükselir ve daha az asidik hale gelir ve OH- iyonlar suda görünür. Bunlar, çözeltiden çökelmeye başlayacak olan demir (II) hidroksitleri üretmek üzere reaksiyona girer:
2Fe2+(sulu) + 4OH- (sulu) → 2Fe (OH)2(ler)
Paslanmanın Oluşması
Hem su hem de oksijen kolayca bulunabildiğinden, çoğunlukla demirden oluşan bir alaşım olan çelikte bile sonunda pas oluşacaktır. Durdurulmadığı takdirde paslanma küçük noktalardan geçerek devam edecek ve tüm yüzeyi kaplayacaktır.
Çivinin orijinal şeklinin temiz çizgileri, yerini pullu bir özelliğe ve ardından küçük çukurlara bırakacaktır. Demir oksit, orijinal demirden daha hacimli bir molekül olduğu için daha fazla yer kaplar ve bu da paslandıkça çivinin şeklini bozar. Bu çarpık şekil aynı zamanda paslı menteşelerin yapışmasına ve gıcırdamasına da neden olur.
Zamanla pas çekirdeğe ulaşır ve metal parçası kişinin elinde kolayca kırılabilir. Suda çözülen tuz paslanma nedenlerinden biri değildir, ancak süreci hızlandırır.
