Η σκουριά είναι το κοινό όνομα για το σίδηρο οξείδιο. Η πιο γνωστή μορφή σκουριάς είναι η κοκκινωπή επίστρωση που σχηματίζει νιφάδες σε σίδηρο και χάλυβα (Fe2Ο3), αλλά η σκουριά έρχεται και σε άλλα χρώματα, όπως κίτρινο, καφέ, πορτοκαλί και ομοιόμορφα πράσινος! Τα διαφορετικά χρώματα αντικατοπτρίζουν διάφορες χημικές συνθέσεις σκουριάς.
Η σκουριά αναφέρεται ειδικά σε οξείδια σε σίδηρο ή κράματα σιδήρου, όπως ο χάλυβας. Η οξείδωση άλλων μετάλλων έχει άλλα ονόματα. Υπάρχει αμαύρωση στο ασήμι και το verdigris στον χαλκό, για παράδειγμα.
Λέξεις-κλειδιά: Πώς λειτουργεί η σκουριά
- Η σκουριά είναι η κοινή ονομασία της χημικής ουσίας που ονομάζεται οξείδιο του σιδήρου. Τεχνικά, είναι ένυδρο οξείδιο σιδήρου, επειδή το καθαρό οξείδιο του σιδήρου δεν σκουριάζει.
- Η σκουριά σχηματίζεται όταν ο σίδηρος ή τα κράματά του εκτίθενται σε υγρό αέρα. Το οξυγόνο και το νερό στον αέρα αντιδρούν με το μέταλλο για να σχηματίσουν το ενυδατωμένο οξείδιο.
- Η γνωστή κόκκινη μορφή σκουριάς είναι (Fe2Ο3), αλλά ο σίδηρος έχει άλλες καταστάσεις οξείδωσης, έτσι ώστε να μπορεί να σχηματίσει και άλλα χρώματα σκουριάς.
Η χημική αντίδραση που σχηματίζει σκουριά
Αν και η σκουριά θεωρείται το αποτέλεσμα ενός αντίδραση οξείδωσης, αξίζει να σημειωθεί δεν είναι όλα τα οξείδια σιδήρου σκουριά. Η σκουριά σχηματίζει όταν το οξυγόνο αντιδρά με το σίδηρο, αλλά απλώς βάζοντας μαζί σίδηρο και οξυγόνο δεν αρκεί. Παρόλο που το 21% περίπου αέρας αποτελείται από οξυγόνο,η σκουριά δεν εμφανίζεται στον ξηρό αέρα. Εμφανίζεται σε υγρό αέρα και σε νερό. Η σκουριά απαιτεί τρία χημικά για να σχηματίσει: σίδερο, οξυγόνο και νερό.
σίδηρος + νερό + οξυγόνο → ενυδατωμένο οξείδιο σιδήρου (III)
Αυτό είναι ένα παράδειγμα ενός ηλεκτροχημική αντίδραση και διάβρωση. Εμφανίζονται δύο διακριτές ηλεκτροχημικές αντιδράσεις:
Υπάρχει ανοδική διάλυση ή οξείδωση του σιδήρου που διέρχεται σε υδατικό (νερό) διάλυμα:
2Fe → 2Fe2+ + 4e-
Η καθοδική μείωση του οξυγόνου που διαλύεται σε νερό συμβαίνει επίσης:
Ο2 + 2Η2O + 4e- → 4OH-
Το ιόν σιδήρου και το ιόν υδροξειδίου αντιδρούν για να σχηματίσουν υδροξείδιο του σιδήρου:
2Fe2+ + 4ΟΗ- → 2Fe (OH)2
Το οξείδιο του σιδήρου αντιδρά με οξυγόνο για να δώσει κόκκινη σκουριά, Fe2Ο3.H2Ο
Λόγω της ηλεκτροχημικής φύσης της αντίδρασης, οι διαλελυμένοι ηλεκτρολύτες σε νερό βοηθούν την αντίδραση. Η σκουριά εμφανίζεται πιο γρήγορα σε αλμυρό νερό παρά σε καθαρό νερό, για παράδειγμα.
Λάβετε υπόψη το αέριο οξυγόνο (O2) δεν είναι η μόνη πηγή οξυγόνου στον αέρα ή στο νερό. Διοξείδιο του άνθρακα (CO2) περιέχει επίσης οξυγόνο. Το διοξείδιο του άνθρακα και το νερό αντιδρούν για να σχηματίσουν ασθενές ανθρακικό οξύ. Το ανθρακικό οξύ είναι καλύτερος ηλεκτρολύτης από καθαρό νερό. Καθώς το οξύ προσβάλλει το σίδηρο, το νερό διασπάται σε υδρογόνο και οξυγόνο. Το ελεύθερο οξυγόνο και ο διαλυμένος σίδηρος σχηματίζουν οξείδιο σιδήρου, απελευθερώνοντας ηλεκτρόνια, τα οποία μπορούν να ρέουν σε άλλο τμήμα του μετάλλου. Μόλις αρχίσει η σκουριά, συνεχίζει να διαβρώνει το μέταλλο.
Πρόληψη της σκουριάς
Η σκουριά είναι εύθραυστη, εύθραυστη, προοδευτική και αποδυναμώνει τον σίδηρο και τον χάλυβα. Για την προστασία του σιδήρου και των κραμάτων του από τη σκουριά, η επιφάνεια πρέπει να διαχωριστεί από τον αέρα και το νερό. Επίστρωση μπορεί να εφαρμοστεί στο σίδερο. Ο ανοξείδωτος χάλυβας περιέχει χρώμιο, το οποίο σχηματίζει οξείδιο, όπως και ο τρόπος που ο σίδηρος σχηματίζει σκουριά. Η διαφορά είναι ότι το οξείδιο του χρωμίου δεν ξεφλουδίζει, έτσι σχηματίζει ένα προστατευτικό στρώμα στον χάλυβα.
Πρόσθετες αναφορές
- Gräfen, Η.; Horn, Ε. Μ.; Schlecker, Η.; Schindler, Η. (2000). "Διάβρωση." Η Εγκυκλοπαίδεια της Βιομηχανικής Χημείας του Ullmann. Wiley-VCH. doi: 10.1002 / 14356007.b01_08
- Holleman, Α. ΦΑ.; Wiberg, Ε. (2001). Ανόργανη Χημεία. Academic Press. ISBN 0-12-352651-5.
- Waldman, J. (2015). Σκουριάς - Ο μακρύτερος πόλεμος. Simon & Schuster. Νέα Υόρκη. ISBN 978-1-4516-9159-7.