Образование ржавчины
Ржавчина образуется при коррозии железа во влажном воздухе: железо окисляется, а кислород восстанавливается в присутствии воды. Поэтому коррозия — это разрушение металла вследствие химического или электрохимического взаимодействия с окружающей средой.
Условия коррозии железа
Для обычного образования ржавчины нужны железо, вода и кислород воздуха. В сухом воздухе процесс идёт крайне медленно, а в полностью обескислороженной воде практически прекращается. Растворённые соли и кислоты ускоряют коррозию, потому что повышают электропроводность влаги. Подробно влияние среды рассматривается в статье факторах коррозии.
Основные стадии
- На отдельных участках поверхности железо окисляется: атомы Fe переходят в раствор в виде ионов, отдавая электроны.
- Электроны перемещаются по металлу к другим участкам, где растворённый кислород восстанавливается в присутствии воды.
- Ионы железа(II) и гидроксид-ионы образуют гидроксид железа(II). На воздухе он окисляется до соединений железа(III).
- Гидроксиды и оксиды обезвоживаются и смешиваются, образуя рыхлую ржавчину переменного состава.
Оставленный мокрым железный гвоздь через несколько дней покрывается бурым налётом. Вода создаёт электролитическую среду, кислород поддерживает окисление железа, а рыхлая ржавчина не закрывает поверхность полностью, поэтому разрушение продолжается.
Коррозия — это процесс разрушения металла, а ржавчина — его видимый продукт. Ржавчина не является чистым веществом с одной строго заданной формулой: обычно это смесь гидратированных оксидов и гидроксидов железа(III).
Что обязательно необходимо для обычного образования ржавчины на железе?
Главное
- Ржавчина образуется при электрохимической коррозии железа во влажном присутствии кислорода.
- Железо окисляется до ионов, кислород восстанавливается, а затем возникают гидроксиды и оксиды железа.
- Ржавчина рыхлая и не защищает металл полностью, поэтому коррозия может продолжаться.