Іржа - це факт життя на Землі, а також принаймні на одній іншій планеті Сонячної системи: Марсі. Червонуватий відтінок цієї планети значною мірою зумовлений наявністю на її поверхні оксиду заліза або іржі. Іржа є результатом поєднання заліза з киснем у процесі, який називається окисленням, і наявність іржі на Марсі свідчить про те, що в минулому на планеті більше молекулярного кисню, хоча вуглекислий газ, який є головною складовою сучасної атмосфери Марса, також може забезпечити кисень. Крім газоподібного кисню, для утворення іржі потрібна вода, оскільки це двоступеневий процес. Це свідчить про те, що води, можливо, вже давно було на Марсі.
TL; ДР (занадто довгий; Не читав)
Для утворення іржі потрібні залізо, вода та кисень. Хоча це складний процес, хімічне рівняння просто 4Fe + 3O2 + 6Н2O → 4Fe (OH)3.
Перший крок: окислення твердого заліза
Загальновідомо, що іржа виникає, коли ви залишаєте воду на металевому приладді або залишаєте її під влагою повітря. Це тому, що перший крок у процесі іржавлення передбачає розчинення твердого заліза в розчині. Формула цього:
Fe (и) → Fe2+(aq) + 2e-
Електрони, що утворюються в результаті цієї реакції, поєднуються з іонами водню у воді, а також з розчиненим киснем, утворюючи воду:
4e- + 4Н+(aq) + O2(aq) → 2H2O (l)
Ці дві реакції утворюють іони води та заліза (II), але не іржавіють. Щоб це утворилося, повинна відбутися інша реакція.
Другий етап: утворення гідратованого оксиду заліза (іржа)
Споживання іонів водню, яке відбувається при розчиненні заліза, залишає перевагу гідроксиду (OH-) іони у воді. Іони заліза (II) реагують з ними, утворюючи зелену іржу:
Fe2+(aq) + 2OH-(aq) → Fe (OH)2(s)
На цьому історія ще не закінчена. Іони заліза (II) також поєднуються з воднем і киснем у воді, утворюючи іони заліза (III):
4Fe2+(вод.) + 4Н+(aq) + O2(aq) → 4Fe3+(вод.) + 2Н2O (l)
Ці іони заліза відповідають за утворення червонуватих відкладень, які поступово поглинають отвори в автомобільних кузовах та металевих покрівлях у всьому світі. Вони поєднуються з додатковими гідроксид-іонами, утворюючи гідроксид заліза (III):
Fe3+(aq) + 3OH-(aq) → Fe (OH)3
Ця сполука дегідрує, щоб стати Fe2О3.H2О, яка є хімічною формулою іржі.
Написання збалансованого рівняння
Якщо ви зацікавлені в написанні збалансованого рівняння для всього процесу, вам знадобляться лише початкові реагенти та продукти реакції. Реагентами є залізо (Fe), кисень (O2) і вода (H2O), а продуктом є залізо (III) гідроксид Fe (OH)3, отже Fe + O2 + Н2O → Fe (OH)3. У збалансованому рівнянні по обидві сторони рівняння має бути однакова кількість атомів кисню, водню та заліза. Збалансуйте кількість атомів водню, помноживши кількість молекул води на 6 і кількість молекул гідроксиду на 4. Потім вам доведеться помножити число O2 молекул на 3, а кількість іонів Fe на 4. Результат:
4Fe + 3O2 + 6Н2O → 4Fe (OH)3