Що викликає іржу нігтя?

На срібному блиску нового нігтя з часом можуть з’являтися червонувато-коричневі плями, особливо при впливі елементів довгий час. Це знайоме початок іржавлення. Причини іржі хімічні і пов’язані з реакціями з водою та киснем.

Хімічні причини іржавлення

Причини корозії вимагають наявності вода і кисень. Вода може поєднуватися з вуглекислим газом у повітрі, утворюючи вугільну кислоту, слабку кислоту.

Коли цей кислий розчин досягає заліза, відбуваються дві реакції. По-перше, підкислена вода (хороший електроліт - про це далі) розчинить частину заліза, видаливши електрони. Потім вода почне розпадатися на водень та кисень. Вільний кисень реагує з розчиненим залізом, утворюючи оксид заліза, а оксид заліза - іржа.

З цього пояснення можна створити рівняння слова для іржі:

Залізо + вода + кисень → оксид заліза (іржа)

У результаті хімічна реакція іржі

Отримана хімічна реакція іржавлення:

4Fe (s) + 3O2(г) + 6Н2O (l) → 4Fe (OH)3(s)

Ця пориста іржа, Fe (OH)3(s) реагує з додатковим киснем, утворюючи більш кристалізовану іржу з формулою Fe

instagram story viewer
2О3. xH20. Гідратований заліза (III) оксид (Fe2О3) має воду, приєднану приблизно до 3/2 H2O; кількість води не фіксується, таким чином, х перед Н20.

Однак ця реакція відбувається поетапно.

Електрохімічний процес іржі

Такі метали, як залізо, розчиняються в електрохімічному процесі. Це означає, що процес діє як електрохімічна комірка (яку зазвичай називають батареєю).

анод буде місце, де метал під напругою або пошкоджений. катод - це інша частина металу, що не зазнає корозії. Вода діє як електроліт - місток - і транспортує іони, щоб утримувати потік електронів, що рухаються, або, в цьому випадку, потік електронів, який роз’їде анодну область заліза.

Усі електрохімічні процеси включають такий тип хімічної реакції, який називається окислення-відновлення або окисно-відновних реакцій. При окисно-відновній реакції відбувається перенесення електронів. Передавання електронів в корозії береться з поверхні металу і переноситься у відповідні акцептори електронів, такі як кисень та водень.

Двоступеневі хімічні реакції іржі

Окисно-відновні реакції часто можна помістити як напівреакції, щоб побачити, як рухаються електрони в реакції. Напівреакція окислення втрачає електрони, а напівреакція відновлення отримує електрони.

Коли вода контактує із залізом, Fe, залізо втрачає електрони в процесі окислення:

  • На аноді напівреакція окислення: Fe (s) → Fe2+(aq) + 2_e_-

Одночасно на катоді може бути:

  • Відновлення газоподібного кисню: O2(г) + 2Н2O (l) + 4e- → 4OH- (aq) 
  • Або відновлення водню: 2Н+(aq) + 2e- → H2(g)
  • Або поєднання обох: O2(г) + 4Н+(aq) + 4_e_- → 2Н2O (l)

У міру споживання іонів водню рН підвищується і стає менш кислим, а ОН- у воді з’являються іони. Вони реагують на утворення гідроксидів заліза (II), які починають випадати в осад з розчину:

2Fe2+(aq) + 4OH- (aq) → 2Fe (OH)2(s)

Виникнення іржі

Оскільки як вода, так і кисень є легкодоступними, зрештою трапляється іржа, навіть у сталі, сплаві, що складається переважно із заліза. Якщо його не зупинити, іржа буде продовжуватися повз дрібних плям і покривати всю поверхню.

Чисті лінії початкової форми нігтя поступляться лускатій рисі, а потім невеликим ямкам. Оскільки оксид заліза є більш об’ємною молекулою, ніж вихідне залізо, він займає більше місця, і це спотворює форму нігтя в міру іржавлення. Ця спотворена форма також призводить до того, що іржаві петлі прилипають і скриплять.

З часом іржа досягне серцевини, і шматок металу легко зламається в руках. Сіль, розчинена у воді, не є однією з причин іржавлення, але це прискорює процес.

Teachs.ru
  • Поділитися
instagram viewer