Korozja a rdzewienie
Korozja i rdzewienie to dwa procesy chemiczne, które powodują rozpad materiałów.
Korozja
Gdy materiał reaguje ze środowiskiem zewnętrznym, z czasem jego struktura ulegnie pogorszeniu i rozpadnie się na małe kawałki. Ostatecznie może rozpaść się na poziomie atomowym. Nazywa się to korozją. Najczęściej dzieje się to z metalami. Metale wystawione na działanie środowiska zewnętrznego ulegną reakcjom utleniania z tlenem w atmosferze. Poza metalami rozpadowi mogą ulec materiały takie jak polimery, ceramika. Jednak w tym przypadku nazywa się to degradacją. Czynnikami zewnętrznymi powodującymi korozję metali są woda, kwasy, zasady, sole, oleje oraz inne stałe i płynne chemikalia. Poza tym metale korodują pod wpływem materiałów gazowych, takich jak opary kwasu, gazowy formaldehyd, gazowy amoniak i gazy zawierające siarkę. Podstawą procesu korozji jest reakcja elektrochemiczna. W metalu, w którym zachodzi korozja, zachodzi reakcja katodowa i anodowa. Gdy atomy metalu są wystawione na działanie wody, oddają elektrony cząsteczkom tlenu i tworzą dodatnie jony metali. To jest reakcja anodowa. Wytworzone elektrony są zużywane w reakcji katodowej. Dwa miejsca, w których zachodzi reakcja katodowa i anodowa, mogą znajdować się blisko siebie lub daleko od siebie, w zależności od okoliczności. Niektóre materiały są odporne na korozję, a niektóre są podatne na korozję. Jednak korozji można zapobiec pewnymi metodami. Powlekanie jest jedną z metod ochrony materiałów przed korozją. Obejmuje to malowanie, platerowanie, nakładanie emalii na powierzchnię itp.
Rdzewieje
Rdzewienie to proces chemiczny, który jest powszechny w przypadku metali zawierających żelazo. Innymi słowy, proces korozji zachodzący w obecności żelaza jest znany jako rdzewienie. Aby mogło dojść do rdzewienia, powinny istnieć pewne warunki. W obecności tlenu i wilgoci lub wody żelazo przechodzi tę reakcję i tworzy szereg tlenku żelaza. Ten czerwono-brązowy związek barwny jest znany jako rdza. Tak więc rdza zawiera uwodniony tlenek żelaza (III) Fe2O3·nH2O i żelazo (III) wodorotlenek tlenku (FeO(OH), Fe(OH)3). Jeśli rdzewienie zacznie się w jednym miejscu, w końcu się rozprzestrzeni, a cały metal ulegnie rozpadowi. Nie tylko żelazo, ale również metale zawierające żelazo (stopy) ulegają rdzewieniu.
Rdzewienie zaczyna się od przeniesienia elektronów z żelaza na tlen. Atomy żelaza przenoszą dwa elektrony i tworzą jony żelaza (II) w następujący sposób.
Fe → Fe2+ + 2 e−
Tlen tworzy jony wodorotlenkowe, przyjmując elektrony w obecności wody.
O2 + 4 e– + 2 H2O → 4 OH –
Powyższe reakcje są przyspieszane w obecności kwasów. Ponadto, gdy występują elektrolity, takie jak sole, reakcja jest dalej wzmacniana. Rdza zawiera jony żelaza (III), więc utworzony Fe2+ przechodzi reakcję redoks, dając Fe3+ w następujący sposób.
4 Fe2+ + O2 → 4 Fe3+ + 2 O 2−
Fe3+ i Fe2+ przechodzą następujące reakcje kwasowo-zasadowe z wodą.
Fe2+ + 2 H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2 H+
Fe3+ + 3 H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3 H+
Ostatecznie seria uwodnionych tlenków żelaza powstaje w postaci rdzy.
Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O
Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O
2 FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O
Jaka jest różnica między korozją a rdzewieniem?
• Rdzewienie to rodzaj korozji.
• Gdy żelazo lub materiały zawierające żelazo ulegają korozji, jest to znane jako rdzewienie.
• Rdzewienie wytwarza szereg tlenków żelaza, podczas gdy korozja może powodować powstawanie soli lub tlenków metalu.
