Ruoste on raudan yleinen nimi oksidi. Ruosteen tunnetuin muoto on punertava pinnoite, joka muodostaa hiutaleita raudasta ja teräksestä (Fe2O3), mutta ruostetta esiintyy myös muissa väreissä, mukaan lukien keltainen, ruskea, oranssi ja jopa vihreä! Eri värit heijastavat erilaisia ruosteen kemiallisia koostumuksia.
Ruoste viittaa erityisesti raudan tai oksidin oksideihin rautalejeeringit, kuten teräs. Muiden metallien hapettumisella on muita nimiä. Esimerkiksi hopeassa on tahroja ja kuparissa verdigris.
Keskeiset tavarat: Kuinka ruoste toimii
- Ruoste on kemikaalin yleinen nimi, jota kutsutaan rautaoksidiksi. Teknisesti se on rautaoksidihydraatti, koska puhdas rautaoksidi ei ole ruostetta.
- Ruoste muodostuu, kun rauta tai sen seokset altistuvat kostealle ilmalle. Ilmassa oleva happi ja vesi reagoivat metallin kanssa hydratoidun oksidin muodostamiseksi.
- Ruosteen tuttu punainen muoto on (Fe2O3), mutta raudalla on muita hapettumistiloja, joten se voi muodostaa muita ruosteen värejä.
Kemiallinen reaktio, joka muodostaa ruosteen
Vaikka ruostetta pidetään hapetusreaktio, se on huomionarvoista kaikki rautaoksidit eivät ole ruosteita. Ruoste muodostuu, kun happi reagoi raudan kanssa, mutta pelkästään raudan ja hapen yhdistäminen ei riitä. Vaikka noin 21% ilma koostuu hapesta,ruostumista ei tapahdu kuivassa ilmassa. Se esiintyy kosteassa ilmassa ja vedessä. Ruoste vaatii kolme kemikaalia muodostumiseksi: rauta-, happea ja vettä.
rauta + vesi + happi → hydratoitu rauta (III) oksidi
Tämä on esimerkki sähkökemiallinen reaktio ja korroosio. Kaksi erillistä sähkökemiallista reaktiota tapahtuu:
Vesipitoiseen (vesiliuokseen) menevän raudan anodinen liukeneminen tai hapettuminen:
2Fe → 2Fe2+ + 4e-
Veteen liuenneen hapen katodinen pelkistys tapahtuu myös:
O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
Rautaioni ja hydroksidi-ioni reagoivat muodostaen rautahydroksidia:
2Fe-2+ + 4OH- → 2Fe (OH)2
Rautaoksidi reagoi hapen kanssa tuottaen punaista ruostetta, Fe2O3.H2O
Reaktion sähkökemiallisen luonteen vuoksi veteen liuenneet elektrolyytit auttavat reaktiota. Ruoste esiintyy nopeammin suolavedessä kuin esimerkiksi puhtaassa vedessä.
Pidä mielessä happikaasu (O2) ei ole ainoa hapen lähde ilmassa tai vedessä. Hiilidioksidi (CO2) sisältää myös happea. Hiilidioksidi ja vesi reagoivat muodostaen heikkoa hiilihappoa. Hiilihappo on parempi elektrolyytti kuin puhdas vesi. Kun happo hyökkää rautaa, vesi hajoaa vedyksi ja hapeksi. Vapaa happi ja liuennut rauta muodostavat rautaoksidin, vapauttaen elektroneja, jotka voivat virtata toiseen metallin osaan. Kun ruostuminen alkaa, se jatkaa metallin syöpymistä.
Ruosteen estäminen
Ruoste on hauras, hauras, progressiivinen ja heikentää rautaa ja terästä. Raudan ja sen seosten suojelemiseksi ruosteelta pinta on erotettava ilmasta ja vedestä. Pinnoitteet voidaan levittää rautaan. Ruostumaton teräs sisältää kromia, joka muodostaa oksidin, aivan kuten rauta muodostaa ruosteen. Ero on kromioksidi, joka ei hiuta pois, joten se muodostaa suojakerroksen teräkseen.
Lisäviitteet
- Gräfen, H.; Horn, E. M.; Schlecker, H.; Schindler, H. (2000). "Korroosio." Ullmannin kemian tietosanakirja. Wiley-VCH. doi: 10.1002 / 14356007.b01_08
- Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001). Epäorgaaninen kemia. Academic Press. ISBN 0-12-352651-5.
- Waldman, J. (2015). Ruoste - Pisin sota. Simon & Schuster. New York. ISBN 978-1-4516-9159-7.