en viktig aspekt av användningen av vissa metaller, särskilt av järn, är risken för korrosion. Det uppskattas att ungefär en sjundedel av all järnproduktion går att ersätta metallen som förlorats för korrosion. Rost är tydligen en hydratiserad form av järn (III) oxid. Formeln är ungefär Fe2O3 * \(\tfrac{\text{3}}{\text{2}}\)H2O, även om den exakta mängden vatten är variabel. (Observera att detta är ungefär halvvägs mellan järn(III) hydroxid, Fe (OH)3 eller ½ {Fe2O3•3H2O] och vattenfri Fe2O3).,
rostning kräver både syre och vatten, och det är vanligtvis uppsprängt av syror, stammar i järnet, kontakt med mindre aktiva metaller och närvaron av rost själv. Dessutom visar observation av ett rostigt föremål, såsom en järnspik från en gammal träbyggnad, att rost kommer att deponeras på ett ställe (nära spikens huvud) medan den största förlusten av metalljärn kommer att inträffa någon annanstans (nära punkten). Dessa fakta tyder på att mekanismen för rostning innebär en galvanisk cell., De halva ekvationerna som är inblandade är
\
\
vilket ger den fullständiga reaktionen:
\
När Fe2+(aq) bildas kan den migrera fritt genom vattenlösningen till en annan plats på metallytan. Vid den tiden kan järnet fällas ut:
\
vätejoner som frigörs genom denna reaktion förbrukas sedan delvis genom ekvation \(\ref{2}\). De elektroner som krävs för halv ekvation\ (\ref{2}\) levereras från ekvation\ (\ref{1}\) via metallöverledning genom järnet eller genom jonledning om den vattenhaltiga lösningen innehåller en signifikant koncentration av joner., Järn rostar sålunda snabbare i kontakt med saltvatten än i färskt.
den mekanism som föreslås i föregående stycke innebär att vissa delar av järnytan blir katodiska, dvs. att minskning av syre till vatten sker där. Andra platser är anodiska; oxidation av Fe till Fe2 + förekommer. Det huvudsakliga sättet på vilket sådana regioner kan inrättas beror på begränsning av syretillförseln, eftersom syre krävs för den katodiska reaktionen som visas i ekvation \(\ref{2}\). I fallet med järnspiken bildas till exempel rost nära huvudet eftersom mer syre är tillgängligt., Det mesta av metallförlusten sker djupt i träet, dock nära spikens punkt. På denna plats kan ekvation\ (\Ref{1}\) men inte\ (\ref{2}\) inträffa.
en liknande situation uppstår när en droppe fukt fastnar på en järnyta (figur \(\PageIndex{1}\)). Pitting sker nära mitten av droppen, medan hydratiserat järn (III) oxidavlagringar nära kanten.
ett andra sätt på vilket anodiska och katodiska regioner kan inrättas innebär närvaron av en andra metall som har en större attraktion för elektroner (är mindre lätt oxiderad) än järn., En sådan metall kan tömma elektroner kvar i järnet när Fe2 + löser upp. Detta överskott av elektroner gör den mindre aktiva metallen till en idealisk plats för ekvation \(\ref{2}\), och så ställs en cell upp vid korsningen av metallerna. Rost kan faktiskt belägga ytan av den mindre aktiva metallen medan gropar bildas i järnet.
den viktigaste tekniken för rostförebyggande är helt enkelt att utesluta vatten och syre med hjälp av en skyddande beläggning. Detta är principen bakom oljning, smörjning, målning eller metallplätering av järn., Beläggningen måste dock vara komplett eller rost kan accelereras genom att syre utesluts från en del av ytan. Detta gäller särskilt när järn är belagt med en mindre aktiv metall som tenn. Även ett pinhål i beläggningen på en tennburk kommer att rosta mycket snabbt, eftersom tennet blir katodiskt på grund av sin större elektrodpotential och syreutsöndringen från järnet under.
en andra teknik innebär att järnobjektet kommer i kontakt med en mer aktiv metall., Detta kallas katodiskt skydd eftersom den mer aktiva metallen donerar elektroner till järnet, vilket starkt hämmar ekvationen \(\ref{1}\). Både katodiskt skydd och en ytbeläggning tillhandahålls genom galvanisering, en process där zink är pläterad på stål elektrolytiskt eller genom doppning i den smälta metallen. Liksom många andra metaller är zink självskyddande-det reagerar med syre och koldioxid från luften för att bilda en vidhäftande ogenomtränglig beläggning av zinkhydroxikarbonat, Zn2(OH)2co3., Om det finns en repa i zinkplattan, kan järnet fortfarande inte rosta eftersom zink företrädesvis oxideras. Hydroxikarbonatet som bildas täcker sedan öppningen, vilket förhindrar ytterligare kontakt av syre med järn eller zink.
en tredje teknik gäller situationer (t.ex. en bilradiator) där vattenlösningar är i kontakt med järnet. Korrosionshämmare innefattar kromatsalter och organiska föreningar såsom tribntylamin, (c4h9)3N. kromater bildar tydligen en ogenomtränglig beläggning av FeCrO4(s) så snart något järn oxideras till järn(II)., Tributylamin, ett derivat av ammoniak, reagerar med organiska syror som bildas genom sönderdelning av frostskyddsmedel vid höga temperaturer hos en bilmotor. De producerade tributylammoniumsalterna är olösliga och täcker insidan av kylsystemet. Således tributylamin neutraliserar syra som skulle påskynda korrosion och ger en ytbeläggning samt.
Lämna ett svar