Коррозия и ржавчина
Коррозия и ржавление – это два химических процесса, которые приводят к распаду материалов.
Коррозия
Когда материал вступает в реакцию с внешней средой, со временем его структура ухудшается и распадается на мелкие кусочки. В конечном итоге он может распасться на атомном уровне. Это известно как коррозия. Чаще всего это происходит с металлами. При воздействии внешней среды металлы вступают в реакции окисления с кислородом атмосферы. Помимо металлов, такие материалы, как полимеры, керамика также могут подвергаться распаду. Однако в этом случае это называется деградацией. Внешними факторами, вызывающими коррозию металлов, являются вода, кислоты, щелочи, соли, масла и другие твердые и жидкие химические вещества. Помимо этого, металлы подвергаются коррозии при воздействии газообразных материалов, таких как пары кислот, газообразный формальдегид, газообразный аммиак и серосодержащие газы. В основе процесса коррозии лежит электрохимическая реакция. В металле, где происходит коррозия, протекают катодная и анодная реакции. Когда атомы металла подвергаются воздействию воды, они отдают электроны молекулам кислорода и образуют положительные ионы металла. Это анодная реакция. Образующиеся электроны потребляются катодной реакцией. Два места, где происходят катодная и анодная реакции, могут быть близки друг к другу или далеко друг от друга в зависимости от обстоятельств. Некоторые материалы устойчивы к коррозии, а некоторые подвержены коррозии. Однако коррозию можно предотвратить с помощью определенных методов. Покрытие является одним из способов защиты материалов от коррозии. Сюда входит покраска, гальванизация, нанесение эмали на поверхность и т.д.
Ржавчина
Ржавление – это химический процесс, характерный для металлов, содержащих железо. Другими словами, процесс коррозии, происходящий при наличии железа, известен как ржавление. Для появления ржавчины должны быть определенные условия. В присутствии кислорода и влаги или воды железо вступает в эту реакцию и образует ряд оксидов железа. Это соединение красновато-коричневого цвета известно как ржавчина. Так, ржавчина содержит гидратированный оксид железа (III) Fe2O3·nH2O и железо (III) оксид-гидроксид (FeO(OH), Fe(OH)3). Если ржавчина начнется в одном месте, она в конечном итоге распространится, и весь металл разрушится. Ржавлению подвергается не только железо, но и железосодержащие металлы (сплавы).
Ржавление начинается с переноса электронов от железа к кислороду. Атомы железа переносят два электрона и образуют ионы железа (II) следующим образом.
Fe → Fe2+ + 2 e−
Кислород образует гидроксид-ионы, принимая электроны в присутствии воды.
O2 + 4 e– + 2 H2O → 4 OH –
Вышеуказанные реакции ускоряются в присутствии кислот. Кроме того, когда есть электролиты, такие как соли, реакция еще больше усиливается. Ржавчина содержит ионы железа (III), поэтому образующийся Fe2+ подвергается окислительно-восстановительной реакции с образованием Fe3+следующим образом.
4 Fe2+ + O2 → 4 Fe3+ + 2 O 2−
Fe3+ и Fe2+вступают в следующие кислотно-основные реакции с водой.
Fe2+ + 2 H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2 Н+
Fe3+ + 3 H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3 Н+
В конечном итоге в виде ржавчины образуется ряд гидратированных оксидов железа.
Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O
Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O
2 FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O
В чем разница между коррозией и ржавчиной?
• Ржавление – это разновидность коррозии.
• Когда железо или материалы, содержащие железо, подвергаются коррозии, это называется ржавлением.
• Ржавчина образует ряд оксидов железа, тогда как коррозия может привести к образованию солей или оксидов металла.
