Et vigtigt aspekt af brugen af visse metaller, især af jern, er muligheden for korrosion. Det anslås, at omkring en syvendedel af al jernproduktion går til at erstatte det metal, der er tabt til korrosion. Rust er tilsyneladende en hydreret form af jern (III)O .id. Formlen er ca. Fe2O3 * \(\tfrac{\te .t{3}}{\te .t{2}}\)H2O, selvom den nøjagtige mængde vand er variabel. (Bemærk, at dette er omtrent halvvejs mellem jern(III) hydro .id, Fe (OH)3 eller {{Fe2O3•3H2O] og vandfri Fe2O3).,
rustning kræver både ilt og vand, og det er normalt fremskyndet af syrer, stammer i jernet, kontakt med mindre aktive metaller og tilstedeværelsen af rust selv. Derudover viser observation af en rusten genstand, såsom en jernspik fra en gammel træbygning, at rust vil deponere et sted (nær sømens hoved), mens det største tab af metallisk jern vil forekomme andre steder (nær punktet). Disse fakta tyder på, at rustningsmekanismen involverer en galvanisk celle., De involverede halvligninger er
\
\
, hvilket giver den fulde reaktion:
\
Når Fe2+(A.) er dannet, kan den migrere frit gennem den vandige opløsning til et andet sted på metaloverfladen. På det tidspunkt kan jernet udfælde:
\
hydrogenioner frigivet ved denne reaktion forbruges derefter delvist ved ligning \(\ref{2}\). De elektroner, der kræves til halvligning \(\ref{2}\), leveres fra ligning \(\ref{1}\) via metallisk ledning gennem jernet eller ved ionledning, hvis den vandige opløsning indeholder en betydelig koncentration af ioner., Således ruster jern hurtigere i kontakt med saltvand end i frisk.
den mekanisme, der foreslås i det foregående afsnit, indebærer, at nogle områder af jernoverfladen bliver katodiske, dvs.at reduktion af ilt til vand forekommer der. Andre steder er anodiske; o .idation af Fe til Fe2+ forekommer. Den vigtigste måde, hvorpå sådanne regioner kan etableres, afhænger af begrænsning af iltforsyningen, fordi ilt er nødvendigt for den katodiske reaktion vist i ligning \(\ref{2}\). I tilfælde af jernspik, for eksempel, dannes rust nær hovedet, fordi der er mere ilt til rådighed., Det meste af tabet af metal finder sted dybt i træet, dog nær spidsens punkt. På dette sted kan ligning \(\ref{1}\) men ikke \(\ref{2}\) forekomme.
en lignende situation opstår, når en dråbe fugt klæber til en jernoverflade (figur \(\Pageinde. {1}\)). Grubetæring forekommer nær midten af dråben, mens hydreret jern(III) O .idaflejringer nær kanten.
en anden måde, hvorpå anodiske og katodiske regioner kan oprettes, involverer tilstedeværelsen af et andet metal, der har en større tiltrækning for elektroner (er mindre let o .ideret) end jern., Et sådant metal kan dræne elektroner, der er efterladt i jernet, når Fe2+ opløses. Dette overskud af elektroner gør det mindre aktive metal til et ideelt sted for ligning \(\ref{2}\), og så oprettes en celle i skæringspunktet mellem metallerne. Rust kan faktisk belægge overfladen af det mindre aktive metal, mens der dannes gruber i jernet.
den vigtigste teknik til rustforebyggelse er simpelthen at udelukke vand og ilt ved hjælp af en beskyttende belægning. Dette er princippet bag oliering, smøring, maling eller metalbelægning af jern., Belægningen skal dog være fuldstændig, eller rustning kan accelereres ved udelukkelse af ilt fra en del af overfladen. Dette gælder især, når jern er belagt med et mindre aktivt metal, såsom tin. Selv et pinhole i belægningen på en dåse vil ruste meget hurtigt, da tin bliver katodisk på grund af dets større elektrodepotentiale og iltudelukkelsen fra jernet nedenunder.
en anden teknik indebærer at bringe jernobjektet i kontakt med et mere aktivt metal., Dette kaldes katodisk beskyttelse, fordi det mere aktive metal donerer elektroner til jernet, hvilket stærkt hæmmer ligningen \(\ref{1}\). Både katodisk beskyttelse og en overfladebelægning er tilvejebragt ved galvanisering, en proces, hvor zink er belagt på stål elektrolytisk eller ved at dyppe i det smeltede metal. Ligesom mange andre metaller, zink er selv-beskyttende—det reagerer med ilt og kuldioxid fra luften til at danne en karakteristisk uigennemtrængelig belægning af zink hydroxycarbonate, Zn2(OH)2CO3., Skulle der være en ridse i plateinkpladen, kan jernet stadig ikke ruste, fordi .ink fortrinsvis o .ideres. Det dannede hydro .ycarbonat dækker derefter åbningen og forhindrer yderligere kontakt af ilt med jernet eller ironink.
en tredje teknik gælder for situationer (såsom en bilradiator), hvor vandige opløsninger er i kontakt med jernet. Korrosionsinhibitorer omfatter chromat salte og organiske forbindelser, såsom tribntylamine, (C4H9)3N. Chromater tilsyneladende danner en uigennemtrængelig belægning af FeCrO4(s), så snart en jern oxideres til jern(II)., Tributylamin, et derivat af ammoniak, reagerer med organiske syrer dannet ved nedbrydning af frostvæske ved de høje temperaturer i en bilmotor. De producerede tributylammoniumsalte er uopløselige og belægger indersiden af kølesystemet. Således tributylamin neutraliserer syre, som ville fremskynde korrosion og giver en overfladebelægning samt.
Skriv et svar