logo

TechCodeview

Hrdzanie železa – vysvetlenie, chemická reakcia, prevencia

Hrdzanie železa je proces, ktorým sa vyrába hrdza. Hrdza v chémii je chemická zlúčenina, ktorá vzniká oxidáciou železa a má červenohnedú farbu. Hrdza vzniká, keď železo reaguje s vodou v prítomnosti vody.

Hrdzanie železa je veľmi škodlivé pre rôzne stroje a iné zariadenia, ktoré sú vyrobené zo železa, pretože ich oslabuje a znižuje životnosť stroja. V tomto článku sa podrobne dozvieme o hrdzavosti železa, faktoroch ovplyvňujúcich hrdzavenie železa a ďalších.



25 c až k

Obsah

Hrdzanie železa

Hrdzavenie je jav, pri ktorom sa na povrchu železa vytvára pôsobením vlhkého vzduchu červenohnedý povlak a červenohnedý povlak sa označuje ako hrdza. Jednoducho povedané, hrdza je červeno-hnedá vločkovitá látka, ktorá vzniká, keď je železný predmet vystavený vlhkému vzduchu dlhší čas. Hrdza je termín pre tento jav. Hrdzavie je oxidácia železa.

Najrozšírenejším príkladom kovov je hrdzavenie železa a ocele korózia . Známe príklady sú hrdzavenie výfukových systémov a karosérií vozidiel, vodovodných potrubí a mnohých druhov oceľových konštrukcií. Kombinované pôsobenie vzduchu a vody na železo spôsobuje jeho hrdzavenie. K hrdzaveniu nedochádza v úplne suchom vzduchu alebo vo vzduchu, ktorý je úplne bez vody. Atmosférické podmienky a relatívny podiel komponentov, ktoré regulujú hrdzavenie, definujú konkrétne zloženie hrdze. Skladá sa predovšetkým z hydratovaného oxidu železitého, takže chemický vzorec hrdze je taký Viera 2 O 3 .xH 2 O .Nasledujúca odpoveď môže približne charakterizovať jej vznik:



4Fe + 30 2 +2xH 2 O → 2Fe 2 O 3 .xH 2 O

Vonkajší povrch železa hrdzavie najskôr v prítomnosti vlhkého vzduchu a na povrchu sa ukladá vrstva hydratovaného oxidu železitého (hrdza). Táto vrstva je jemná a pórovitá, a ak je príliš hrubá, môže spadnúť. Najnižšie vrstvy železa sú vystavené vplyvu prostredia, čo spôsobuje ich hrdzavenie. Železo nakoniec stráca svoju silu, ako proces pokračuje.

Čo je chémia za hrdzavením železa?

Hrdzanie železa je oxidačná reakcia. Počas hrdzavenia sa železo spája s kyslíkom vo vzduchu v prítomnosti vody a vytvára Fe2O3.xH2O, hydratovaný oxid železitý.



Tento hydratovaný oxid železa (Ill) sa označuje ako hrdza. Hrdza je z veľkej časti hydratovaný oxid železitý, Fe 2 O 3 .xH 2 O . Farba hrdze je červenohnedá. Všetci sme si všimli červenohnedú hrdzu na železných klincoch, skrutkách, rúrach a zábradlí. Pri vystavení vlhkému vzduchu hrdzavie nielen železo, ale aj oceľ. Oceľ je na druhej strane odolnejšia voči hrdzi ako železo.

Hrdzanie železa je chemická zmena

Hrdza vzniká, keď je železo (alebo zliatina železa) vystavené kyslíku v prítomnosti vlhkosti. Táto reakcia nie je okamžitá; skôr sa odohráva počas dlhého časového obdobia. Oxidy železa vznikajú, keď sa atómy kyslíka spájajú s atómami železa. Väzby medzi atómami železa v objekte/štruktúre sú v dôsledku toho oslabené.

Oxidačný stav železa sa zvyšuje v dôsledku reakcie hrdzavenia, po ktorej nasleduje strata elektrónov. Hrdza sa primárne skladá z dvoch typov oxidov železa, ktoré sa líšia oxidačným stavom atómu železa. Toto sú oxidy:

  1. Oxid železitý (II) je tiež známy ako oxid železitý. Táto látka má oxidačný stav +2 a chemický vzorec Škaredý .
  2. Oxid železitý, často známy ako oxid železitý, je zlúčenina, v ktorej má atóm železa oxidačný stav +3. Viera 2 O 3 je chemický vzorec tejto látky.

Železo je redukčné činidlo, ale kyslík je vynikajúce oxidačné činidlo. Keď je atóm železa vystavený kyslíku, ľahko uvoľňuje elektróny. Chemická reakcia je opísaná takto:

Viera → Viera 2+ + 2e –

Ak je prítomná voda, atóm kyslíka zvyšuje oxidačný stav železa.

4Fe 2+ +O 2 → 4Fe 3+ +20 2-

Katióny železa a molekuly vody teraz podliehajú nasledujúcim acidobázickým reakciám.

Viera 2+ +2H 2 O ⇌ Fe(OH) 2 +2H +

Viera 3+ + 3H 2 O ⇌ Fe(OH) 3 + 3H +

Priama reakcia medzi katiónmi železa a hydroxidovými iónmi tiež produkuje hydroxidy železa.

O 2 + H 2 O + 4e – → 4OH –

latexové písmo

Viera 2+ + 2OH – → Fe(OH) 2

Viera 3+ +3OH – → Fe(OH) 3

Hydroxidy železa, ktoré vznikajú, sú teraz dehydratované, čím sa získajú oxidy železa, ktoré tvoria hrdzu. Do tohto procesu je zapojených mnoho chemických procesov, z ktorých niektoré sú uvedené nižšie.

  • Fe(OH) 2 ⇌ FeO + H 2 O
  • 4Fe(OH) 2 +O 2 + xH 2 O → 2Fe 2 O 3 (x+4)H 2 O
  • Fe(OH) 3 ⇌ FeO(OH) + H 2 O
  • FeO(OH) ⇌ Fe 2 O 3 + H 2 O

Všetky vyššie uvedené chemické reakcie majú jedno spoločné: všetky vyžadujú prítomnosť vody a kyslíka. V dôsledku toho môže byť množstvo kyslíka a vody obklopujúce kov obmedzené, aby sa zabránilo hrdzaveniu.

Faktory ovplyvňujúce hrdzavenie železa

K hrdzaveniu železa prispieva množstvo faktorov, vrátane množstva vlhkosti vo vzduchu a pH okolitého prostredia. Nasleduje niekoľko z týchto prvkov.

  1. vlhkosť: Prítomnosť vody v prostredí obmedzuje koróziu železa. Najčastejšou príčinou hrdzavenia je vystavenie dažďu.
  2. Proces hrdzavenia sa urýchli, ak je pH prostredia okolo kovu nízke. Keď je železo vystavené kyslým dažďom, rýchlejšie hrdzavie. Korózia železa je spomalená vyšším pH.
  3. V dôsledku prítomnosti rôznych solí vo vode železo rýchlejšie hrdzavie. Mnoho iónov v slanej vode urýchľuje proces hrdzavenia elektrochemickými procesmi.
  4. Nečistota: V porovnaní so železom, ktoré má rôzne kovy, čisté železo hrdzavie pomalšie.

Veľkosť železného predmetu môže tiež ovplyvniť, ako rýchlo hrdzavie. Napríklad obrovský železný predmet bude mať pravdepodobne menšie chyby v dôsledku procesu tavenia. Tieto nedostatky poskytujú platformu pre environmentálne útoky na kov.

Experiment, aby ste dokázali, že vzduch a vlhkosť sú pre hrdzavenie nevyhnutné

Postup na preukázanie, že hrdzavenie vyžaduje vlhkosť a vzduch.

  • Do každej z troch testovacích nádob označených A, B a C by sa mali vložiť čisté železné klince.
  • Naplňte skúmavku A vodou z vodovodu a zazátkujte ju.
  • Naplňte skúmavku B horúcou destilovanou vodou, potom pridajte približne 1 ml oleja a zazátkujte. Olej bude plávať na hladine vody, čím sa zabráni odparovaniu vzduchu.
  • Naplňte skúmavku C bezvodým chloridom vápenatým a zazátkujte ju. Akákoľvek vlhkosť vo vzduchu bude absorbovaná bezvodým chloridom vápenatým.
  • Pred pozorovaním nechajte tieto skúmavky niekoľko dní usadiť sa.

Experiment na hrdzavenie

Pozorovanie

Železné klince hrdzavejú v skúmavke A, ale nie v skúmavkách B a C, podľa výsledkov. Nechty v skúmavke A skorodovali, pretože boli vystavené vzduchu aj vode. Nechty skúmavky B sú vystavené výlučne vode, ale nechty skúmavky C sú vystavené suchému vzduchu.

Záver

Tento experiment ukazuje, že na hrdzavenie je potrebný vzduch (kyslík) aj vlhkosť.

Aké sú škody spôsobené hrdzavením železných predmetov?

Hrdza je priepustná a mäkká, a keď skĺzne z povrchu hrdzavého železného predmetu, železo pod ním hrdzavie. Výsledkom je, že železná hrdza je neustály proces, ktorý časom rozožiera železné predmety a robí ich bezcennými. Hrdzanie železa časom spôsobuje značné škody, pretože sa používa na stavbu širokej škály konštrukcií a komodít vrátane mostov, grilov, zábradlí, brán a karosérií áut, autobusov, nákladných áut a lodí. Je samozrejmé, že by sme mali mať spôsob, ako zabrániť hrdzaveniu železa.

Ako možno zabrániť hrdzaveniu?

Strata železných predmetov v dôsledku hrdzavenia má obrovský ekonomický dopad na krajinu a treba sa jej vyhnúť. Aby železné veci nehrdzaveli, používajú sa rôzne techniky. Aby sa vzduch a voda nedostali von, väčšina spôsobov vyžaduje zakrytie železného kusu niečím. Nasledujú niektoré z najbežnejších spôsobov, ako zabrániť hrdzaveniu železa:

Hrdzaveniu železa sa dá zabrániť lakovaním:

Natieranie povrchu žehličky farbou je najobľúbenejší spôsob, ako zabrániť hrdzaveniu. Keď je farba umiestnená na povrchu železného predmetu, zabraňuje tomu, aby sa vzduch a vlhkosť dostali do kontaktu s predmetom, čím zabraňuje hrdzaveniu. Aby sa zabránilo hrdzaveniu, pravidelne sa okrem iného natierajú okenné mreže, zábradlia, železné mosty, oceľový nábytok, železničné vozne a karosérie automobilov, autobusov a nákladných áut.

Hrdzaveniu železa možno zabrániť nanesením masti alebo oleja:

Keď sa tuk alebo olej umiestni na povrch železného predmetu, vzduch a vlhkosť sa s ním nedotýkajú, čím sa zabráni korózii. Napríklad železné a oceľové nástroje a časti strojov sa potierajú tukom alebo olejom, aby sa zabránilo korózii.

Hrdzaveniu železa možno zabrániť legovaním:

Nerezová oceľ vzniká legovaním železa s chrómom a niklom. Nerezová oceľ je odolná voči hrdzi. Nekorodujú napríklad nerezové kuchynské náčinie, nožnice a zdravotnícke pomôcky. Na druhej strane nehrdzavejúca oceľ je príliš drahá na to, aby sa používala vo veľkých množstvách.

Počúvaj

Cín je netoxický a jeho reaktivita je nižšia ako reaktivita železa. Potravinové plechovky sú pocínované, čo znamená, že majú na sebe tenkú vrstvu cínu. Výsledkom je, že keď sa na železné a oceľové predmety nanesie galvanicky pokovovaný tenký povlak kovového cínu, železné a oceľové predmety sú chránené pred hrdzavením. Používajú sa pocínované tiffinové boxy, pretože sú netoxické a nekontaminujú potraviny v nich. Cínovanie zabraňuje hrdzaveniu železa.

Smaltovanie

Smaltovanie je vysokoteplotný postup, ktorý zahŕňa tavenie práškového skla do kovového substrátu. Smalt je možné použiť na rôzne povrchy vrátane skla a keramiky. Smaltovanie zabraňuje hrdzaveniu železa.

Galvanizácia

Galvanizácia chráni predmety vystavené nadmernej vlhkosti, ako sú strešné plechy a potrubia, proti hrdzaveniu. Galvanizácia je technika nanášania tenkej vrstvy zinku na oceľ a železo, aby sa zabránilo hrdzi. Pozinkované železo je železo, ktoré bolo pozinkované. Zinok je reaktívnejší ako železo, preto v prítomnosti vlhkosti interaguje s kyslíkom a vytvára neviditeľnú vrstvu oxidu zinočnatého, ktorá ho chráni pred ďalšou koróziou. Stojí za zmienku, že aj keď je zinkový povlak na výrobkoch z pozinkovaného železa rozbitý, zostávajú bez hrdze. Pretože zinok je reaktívnejší ako železo, je to tak.

java reťazec na char

Galvanické pokovovanie

Galvanické pokovovanie je ďalšou metódou na ochranu predmetov pred hrdzavením. Pri tomto postupe sa na železo galvanicky pokovujú nekorodujúce kovy vrátane cínu, niklu a chrómu. Táto technika nielenže chráni tovar pred hrdzavením, ale tiež zlepšuje jeho krásu. Príklady chrómovaných predmetov sú kúpeľňové doplnky a prvky vozidiel, ako sú riadidlá bicyklov, nárazníky automobilov atď.

Prečo je hrdzavenie nežiaduci jav?

Hrdzavenie železa je veľmi nežiaduci jav a robí železo veľmi slabým. Spôsobuje, že železo sa odlupuje a oslabuje a zhoršuje jeho pevnosť, vzhľad a priepustnosť. Hrdzanie železa môže viesť k poškodeniu automobilov, zábradlí, grilov a iných železných konštrukcií. Znižuje životnosť železných výrobkov a ich používanie je riskantné.

Čítaj viac

  • Redoxná reakcia
  • Parížska omietka
  • Kaustická sóda, sóda na pranie a sóda na pečenie

Vzorové otázky týkajúce sa hrdzavenia železa

Otázka 1: Aký je proces hrdzavenia železa?

odpoveď:

Hrdzanie železa je oxidačná reakcia. V prítomnosti vody interaguje kovové železo s kyslíkom vo vzduchu za vzniku hydratovaného oxidu železitého, Fe2O3.xH2O. Tento hydratovaný oxid železitý sa označuje ako hrdza. Hrdza je z veľkej časti hydratovaný oxid železitý, Fe2O3.xH2O, v dôsledku toho. Hrdza je červenohnedý odtieň

Otázka 2: Ako sa nazýva hrdzavenie železa?

odpoveď:

Hrdzavenie je jav červenohnedého povlaku, ktorý sa vytvára na povrchu železa pôsobením vlhkého vzduchu a červenohnedý povlak sa označuje ako hrdza.

Otázka 3: Ako možno zabrániť hrdzaveniu železa?

odpoveď:

Hrdzaveniu železa možno zabrániť nasledujúcimi metódami:

arraylist.sort
  • Nanášanie farby
  • Nanášanie tuku alebo oleja
  • Galvanizáciou
  • Galvanickým pokovovaním
  • Použitie legovacieho železa na výrobu nehrdzavejúcej ocele
  • Cínovaním
  • Použitie smaltovania

Otázka 4: Čo je hrdza?

odpoveď:

Keď je železo vystavené vzduchu dlhší čas, oxiduje a na povrchu vytvára červenohnedý oxid železa. Hrdza je názov pre tento červenohnedý materiál. Hrdza sa tvorí podľa nasledujúcej rovnice:

4Fe + 30 2 +2xH 2 O → 2Fe 2 O 3 .xH 2 O

Otázka 5: Ako hrdza poškodzuje železné predmety?

odpoveď:

Hrdza je priepustná a mäkká, a keď skĺzne z povrchu hrdzavého železného predmetu, železo pod ním hrdzavie. Výsledkom je, že železná hrdza je neustály proces, ktorý časom rozožiera železné predmety a robí ich bezcennými. Hrdzanie železa spôsobuje časom značné škody, pretože sa používa na stavbu širokej škály konštrukcií a komodít vrátane mostov, grilov, zábradlí, brán a karosérií áut, autobusov, nákladných áut a lodí. Je samozrejmé, že by sme mali mať spôsob, ako zabrániť hrdzaveniu železa.

Otázka 6: Aké sú podmienky potrebné na hrdzavenie?

odpoveď:

K hrdzaveniu železa prispieva množstvo faktorov, vrátane množstva vlhkosti vo vzduchu a pH okolitého prostredia. Nasleduje niekoľko z týchto prvkov.

  • vlhkosť: Prítomnosť vody v prostredí obmedzuje koróziu železa.
  • Proces hrdzavenia sa urýchli, ak je pH prostredia okolo kovu nízke.
  • V dôsledku prítomnosti rôznych solí vo vode železo rýchlejšie hrdzavie.
  • Nečistota: V porovnaní so železom, ktoré má rôzne kovy, čisté železo hrdzavie pomalšie.

Tiež skontrolujte,

  • chlór (Cl)
  • Silné a slabé základy
  • Dôležité zlúčeniny sodíka

Hrdzanie železa - často kladené otázky

1. Čo sú fyzikálne a chemické zmeny?

Zmeny, ktoré sa vyskytujú v zlúčenine, sa nazývajú zmeny. Zmeny, ku ktorým dochádza vo fyzikálnych vlastnostiach zlúčeniny, sa nazývajú fyzikálne zmeny, zatiaľ čo zmeny, ku ktorým dochádza v chemických vlastnostiach zlúčeniny, sa nazývajú chemické zmeny.

2. Je hrdzavenie železa fyzikálnou alebo chemickou zmenou?

Hrdza sa skladá z oxidu železitého (Fe2O3). Výsledkom je, že hrdza a železo nie sú synonymá. Hrdza je oxidačná reakcia a teda ide o chemickú zmenu.

3. Čo spôsobuje hrdzavenie železa?

Hrdza je oxidačná reakcia a vyskytuje sa, keď železo reaguje s kyslíkom a vodou.

4. Čo je to chemická reakcia hrdze?

Chemická reakcia hrdze je, 4Fe + 30 2 +6H 2 O → 4Fe(OH) 3 .

5. Aký typ chemickej reakcie je hrdzavenie železa?

Hrdzanie železa je oxidačná reakcia.