logo

TechCodeview

Dzelzs rūsēšana – skaidrojums, ķīmiskā reakcija, profilakse

Dzelzs rūsēšana ir process, kurā rodas rūsa. Rūsa ķīmijā ir ķīmisks savienojums, kas veidojas, oksidējoties dzelzs, un tas ir sarkanbrūnā krāsā. Rūsa veidojas, kad dzelzs ūdens klātbūtnē reaģē ar ūdeni.

Dzelzs rūsēšana ir ļoti kaitīga dažādām mašīnām un citam aprīkojumam, kas izgatavots no dzelzs, jo padara tās vājas un samazina iekārtas kalpošanas laiku. Šajā rakstā mēs detalizēti uzzināsim par dzelzs rūsēšanu, faktoriem, kas ietekmē dzelzs rūsēšanu, un citiem.



Satura rādītājs

Dzelzs rūsēšana

Rūsēšana ir parādība, kad uz dzelzs virsmas veidojas sarkanbrūns pārklājums mitra gaisa iedarbības rezultātā, un sarkanbrūns pārklājums tiek saukts par rūsu. Vienkārši sakot, rūsa ir sarkanbrūna pārslaina viela, kas veidojas, ja dzelzs priekšmets ilgstoši tiek pakļauts mitram gaisam. Rūsēšana ir šīs parādības termins. Rūsēšana ir oksidēšanās no dzelzs.

Dzelzs un tērauda rūsēšana ir visizplatītākais metāla piemērs korozija . Izplūdes sistēmu un transportlīdzekļu virsbūves, ūdensvadu un daudzu veidu tērauda konstrukciju rūsēšana ir labi zināmi gadījumi. Kombinētā gaisa un ūdens iedarbība uz dzelzi izraisa tā rūsēšanu. Rūsēšana nenotiek pilnīgi sausā gaisā vai gaisā, kurā pilnībā nav ūdens. Atmosfēras apstākļi un rūsēšanu regulējošo komponentu relatīvais ieguldījums nosaka konkrēto rūsas sastāvu. Tas galvenokārt sastāv no hidratēta dzelzs oksīda, tāpēc rūsas ķīmiskā formula ir Ticība 2 O 3 .xH 2 O Šāda atbilde var aptuveni raksturot tās veidošanos:



4Fe+3O 2 +2xH 2 O → 2Fe 2 O 3 .xH 2 O

Dzelzs ārējā virsma vispirms sarūsē mitra gaisa klātbūtnē, un uz virsmas tiek nogulsnēts hidratēta dzelzs oksīda (rūsas) slānis. Šis slānis ir smalks un porains, un, ja tas kļūst pārāk biezs, tas var nokrist. Zemākie dzelzs slāņi tiek pakļauti apkārtējās vides iedarbībai, izraisot to rūsēšanu. Procesam turpinoties, dzelzs galu galā zaudē spēku.

Kas ir ķīmija aiz dzelzs rūsēšanas?

Dzelzs rūsēšana ir oksidācijas reakcija. Rūsēšanas laikā dzelzs savienojas ar skābekli gaisā ūdens klātbūtnē, veidojot Fe2O3.xH2O, hidratēts dzelzs (III) oksīds.



Šo hidratēto dzelzs (Ill) oksīdu sauc par rūsu. Rūsa lielākoties ir hidratēts dzelzs (III) oksīds, Fe 2 O 3 .xH 2 O . Rūsas krāsa ir sarkanbrūna. Mēs visi esam pamanījuši sarkanbrūnu rūsu uz dzelzs naglām, skrūvēm, caurulēm un margām. Saskaroties ar mitru gaisu, rūsas ne tikai dzelzs, bet arī tērauds. Savukārt tērauds ir izturīgāks pret rūsu nekā dzelzs.

Dzelzs rūsēšana ir ķīmiska pārmaiņa

Rūsa veidojas, kad dzelzs (vai dzelzs sakausējums) tiek pakļauts skābekļa iedarbībai mitruma klātbūtnē. Šī reakcija nenotiek acumirklī; drīzāk tas notiek ilgā laika periodā. Dzelzs oksīdi veidojas, kad skābekļa atomi savienojas ar dzelzs atomiem. Tā rezultātā tiek vājinātas saites starp dzelzs atomiem objektā/struktūrā.

Dzelzs oksidācijas pakāpe palielinās rūsēšanas reakcijas rezultātā, kam seko elektronu zudums. Rūsa galvenokārt sastāv no divu veidu dzelzs oksīdiem, kas atšķiras pēc dzelzs atoma oksidācijas stāvokļa. Šie ir oksīdi:

  1. Dzelzs (II) oksīds ir pazīstams arī kā dzelzs oksīds. Šīs vielas oksidācijas pakāpe ir +2 un ķīmiskā formula Neglīts .
  2. Dzelzs (III) oksīds, bieži pazīstams kā dzelzs oksīds, ir savienojums, kurā dzelzs atoma oksidācijas pakāpe ir +3. Ticība 2 O 3 ir šīs vielas ķīmiskā formula.

Dzelzs ir reducētājs, bet skābeklis ir lielisks oksidētājs. Saskaroties ar skābekli, dzelzs atoms viegli atdala elektronus. Ķīmiskā reakcija ir aprakstīta šādi:

Ticība → Ticība 2+ + 2e –

Ja ir ūdens, skābekļa atoms palielina dzelzs oksidācijas pakāpi.

4Fe 2+ + O 2 → 4Fe 3+ +2O 2-

Dzelzs katjoni un ūdens molekulas tagad iziet šādas skābju-bāzes reakcijas.

Ticība 2+ +2H 2 O ⇌ Fe (OH) 2 +2H +

Ticība 3+ + 3H 2 O ⇌ Fe (OH) 3 + 3H +

Tiešā reakcija starp dzelzs katjoniem un hidroksīda joniem rada arī dzelzs hidroksīdus.

O 2 + H 2 O + 4e – → 4OH –

kas ir lietotājvārds

Ticība 2+ + 2OH – → Fe(OH) 2

Ticība 3+ +3OH – → Fe(OH) 3

Iegūtie dzelzs hidroksīdi tagad ir dehidrēti, iegūstot dzelzs oksīdus, kas veido rūsu. Šajā procesā ir iesaistīti daudzi ķīmiski procesi, daži no tiem ir norādīti tālāk.

  • 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

Visām iepriekš uzskaitītajām ķīmiskajām reakcijām ir viena kopīga iezīme: tām visām ir nepieciešama ūdens un skābekļa klātbūtne. Rezultātā var ierobežot skābekļa un ūdens daudzumu ap metālu, lai novērstu rūsēšanu.

Faktori, kas ietekmē dzelzs rūsēšanu

Dzelzs rūsēšanu veicina daudzi faktori, tostarp mitruma daudzums gaisā un apkārtējās vides pH. Tālāk ir minēti daži no šiem elementiem.

  1. Mitrums: Ūdens pieejamība vidē ierobežo dzelzs koroziju. Visizplatītākais rūsas cēlonis ir lietus iedarbība.
  2. Rūsēšanas process tiek paātrināts, ja apkārtējās vides pH ir zems. Kad dzelzs tiek pakļauts skābajam lietum, tas ātrāk rūsē. Dzelzs koroziju palēnina augstāks pH līmenis.
  3. Pateicoties dažādu sāļu klātbūtnei ūdenī, dzelzs ātrāk rūsē. Daudzi sālsūdenī esošie joni paātrina rūsēšanas procesu, izmantojot elektroķīmiskos procesus.
  4. Piemaisījums: Salīdzinot ar dzelzi, kurā ir dažādi metāli, tīra dzelzs rūsē lēnāk.

Dzelzs priekšmeta izmērs var ietekmēt arī to, cik ātri tas rūsē. Piemēram, milzīgam dzelzs priekšmetam, iespējams, kausēšanas procesa dēļ ir nelieli trūkumi. Šie trūkumi nodrošina platformu vides uzbrukumiem metālam.

Eksperimentējiet, lai pierādītu, ka gaiss un mitrums ir būtiski rūsēšanai

Procedūra, lai pierādītu, ka rūsēšanai nepieciešams mitrums un gaiss.

  • Tīras dzelzs naglas jāievieto katrā no trim testa burciņām, kas apzīmētas ar A, B un C.
  • Piepildiet mēģeni A ar krāna ūdeni un aizkorķējiet to.
  • Piepildiet mēģenē B ar karstu destilētu ūdeni, pēc tam pievienojiet aptuveni 1 ml eļļas un aizkorķējiet to. Eļļa peldēs uz ūdens virsmas, neļaujot gaisam iztvaikot.
  • Piepildiet mēģenē C ar bezūdens kalcija hlorīdu un aizkorķējiet to. Jebkuru mitrumu gaisā uzsūks bezūdens kalcija hlorīds.
  • Pirms novērošanas ļaujiet šīm mēģenēm nosēsties dažas dienas.

Eksperiments rūsēšanai

Novērošana

Saskaņā ar rezultātiem dzelzs naglas rūsē mēģenē A, bet ne mēģenēs B un C. Naglas mēģenē A sarūsēja, jo tās bija pakļautas gan gaisa, gan ūdens iedarbībai. Mēģenes B naglas ir pakļautas tikai ūdens iedarbībai, bet mēģenes C naglas ir pakļautas sausam gaisam.

Secinājums

Šis eksperiments parāda, ka rūsēšanai nepieciešams gan gaiss (skābeklis), gan mitrums.

Kādus bojājumus rada dzelzs priekšmetu rūsēšana?

Rūsa ir caurlaidīga un mīksta, un, noslīdot no sarūsējuša dzelzs objekta virsmas, dzelzs zem rūsas. Tā rezultātā dzelzs rūsa ir pastāvīgs process, kas laika gaitā noēd dzelzs izstrādājumus, padarot tos nevērtīgus. Dzelzs rūsēšana laika gaitā rada ievērojamus bojājumus, jo to izmanto dažādu konstrukciju un preču, tostarp tiltu, režģu, margu, vārtu un automašīnu, autobusu, kravas automašīnu un kuģu virsbūvju būvēšanai. Pats par sevi saprotams, ka mums ir jābūt iespējai novērst dzelzs rūsēšanu.

Kā var novērst rūsēšanu?

Dzelzs priekšmetu zudumam rūsēšanas dēļ ir milzīga ekonomiskā ietekme uz valsti, un no tā ir jāizvairās. Lai dzelzs lietas nerūsētu, tiek izmantoti dažādi paņēmieni. Lai izvairītos no gaisa un ūdens, vairumā gadījumu dzelzs detaļa ir jāpārklāj ar kaut ko. Tālāk ir minēti daži no visizplatītākajiem veidiem, kā novērst dzelzs rūsēšanu:

Dzelzs rūsēšanu var novērst, krāsojot:

Gludekļa virsmas pārklāšana ar krāsu ir vispopulārākais veids, kā pasargāt to no rūsas. Uzliekot krāsu uz dzelzs priekšmeta virsmas, tā neļauj gaisam un mitrumam saskarties ar priekšmetu, novēršot rūsēšanu. Lai novērstu rūsēšanu, regulāri tiek krāsotas logu restes, margas, dzelzs tilti, tērauda mēbeles, dzelzceļa vagoni, kā arī automašīnu, autobusu un kravas automašīnu virsbūves.

Dzelzs rūsēšanu var novērst, uzklājot smērvielu vai eļļu:

Kad smērviela vai eļļa tiek uzklāta uz dzelzs priekšmeta virsmas, tiek novērsta gaisa un mitruma saskare ar to, novēršot koroziju. Lai novērstu koroziju, piemēram, dzelzs un tērauda darbarīkus un mašīnu daļas berzē ar smērvielu vai eļļu.

Dzelzs rūsēšanu var novērst, sakausējot:

Nerūsējošais tērauds rodas, kad dzelzs ir leģēts ar hromu un niķeli. Nerūsējošais tērauds ir rūsas necaurlaidīgs. Piemēram, nerūsējošā tērauda virtuves piederumi, šķēres un medicīnas aprīkojums nerūsē. No otras puses, nerūsējošais tērauds ir pārāk dārgs, lai to izmantotu lielos daudzumos.

Klausies

Alva nav toksiska, un tās reaģētspēja ir zemāka nekā dzelzs. Pārtikas kārbas ir konservētas, kas nozīmē, ka uz tām ir plāns alvas slānis. Tā rezultātā, kad uz dzelzs un tērauda priekšmetiem tiek uzklāts galvanizēts plāns alvas metāla pārklājums, dzelzs un tērauda priekšmeti tiek pasargāti no rūsēšanas. Tiek izmantotas alvas pārklājuma kastes, jo tās nav toksiskas un nepiesārņo tajā esošo pārtiku. Alvošana novērš dzelzs rūsēšanu.

Emaljēšana

Emaljēšana ir augsta karstuma procedūra, kas ietver stikla pulvera sakausēšanu metāla substrātā. Emaljas var izmantot uz dažādām virsmām, tostarp uz stikla un keramikas. Emaljēšana novērš dzelzs rūsēšanu.

Galvanizācija

Cinkošana aizsargā priekšmetus, kas pakļauti pārmērīgam mitrumam, piemēram, jumta loksnes un cauruļvadus, pret rūsēšanu. Galvanizācija ir paņēmiens, ar kuru uz tērauda un dzelzs tiek uzklāts plāns cinka slānis, lai novērstu rūsu. Cinkots dzelzs ir dzelzs, kas ir pārklāts ar cinku. Cinks ir reaktīvāks nekā dzelzs, tāpēc mitruma klātbūtnē tas mijiedarbojas ar skābekli, veidojot neredzamu cinka oksīda slāni, kas pasargā to no turpmākas rūsēšanas. Ir vērts atzīmēt, ka pat tad, ja cinkota dzelzs izstrādājumu cinka pārklājums ir bojāts, tie paliek bez rūsas. Tā kā cinks ir reaktīvāks nekā dzelzs, tas tā ir.

Galvanizācija

Galvanizācija ir vēl viena metode, kā pasargāt priekšmetus no rūsēšanas. Šajā procedūrā nerūsējoši metāli, tostarp alva, niķelis un hroms, tiek galvanizēti uz dzelzs. Šis paņēmiens ne tikai pasargā preces no rūsas, bet arī uzlabo to skaistumu. Hromētu priekšmetu piemēri ir vannas istabas piederumi un transportlīdzekļu elementi, piemēram, velosipēdu stūre, automašīnu buferi un tā tālāk.

Kāpēc rūsēšana ir nevēlama parādība?

Dzelzs rūsēšana ir ļoti nevēlama parādība, kas padara dzelzi ļoti vāju. Tas padara dzelzi pārslveida un vāju, kā arī pasliktina tā izturību, izskatu un caurlaidību. Dzelzs rūsēšana var izraisīt automašīnu, margu, režģu un citu dzelzs konstrukciju bojājumus. Tas samazina dzelzs izstrādājuma kalpošanas laiku un padara to lietošanu riskantu.

Lasīt vairāk

  • Redoksreakcija
  • Parīzes apmetums
  • Kaustiskā soda, veļas soda un cepamā soda

Jautājumu paraugi par dzelzs rūsēšanu

1. jautājums: kāds ir dzelzs rūsēšanas process?

Atbilde:

Dzelzs rūsēšana ir oksidācijas reakcija. Ūdens klātbūtnē dzelzs metāls mijiedarbojas ar skābekli gaisā, veidojot hidratētu dzelzs (III) oksīdu Fe2O3.xH2O. Šo hidratēto dzelzs (III) oksīdu sauc par rūsu. Rūsa lielākoties ir hidratēts dzelzs (III) oksīds, Fe2O3.xH2O, kā rezultātā. Rūsa ir sarkanbrūna nokrāsa

2. jautājums: kā sauc dzelzs rūsēšanu?

Atbilde:

Rūsēšana ir parādība, kad slapja gaisa ietekmē uz dzelzs virsmas veidojas sarkanbrūns pārklājums, un sarkanbrūns pārklājums tiek saukts par rūsu.

3. jautājums: kā var novērst dzelzs rūsēšanu?

Atbilde:

Dzelzs rūsēšanu var novērst, izmantojot šādas metodes:

  • Krāsas uzklāšana
  • Smērvielas vai eļļas uzklāšana
  • Ar cinkošanu
  • Ar galvanizāciju
  • Leģējošā dzelzs izmantošana nerūsējošā tērauda ražošanai
  • Ar Tinning
  • Emaljēšanas izmantošana

4. jautājums: kas ir rūsa?

Rajinikanta

Atbilde:

Ja dzelzs ilgstoši tiek pakļauts gaisa iedarbībai, tas oksidējas un uz virsmas izveidojas sarkanbrūns dzelzs oksīds. Rūsa ir šī sarkanbrūnā materiāla nosaukums. Rūsa veidojas, izmantojot šādu vienādojumu,

4Fe+3O 2 +2xH 2 O → 2Fe 2 O 3 .xH 2 O

5. jautājums: kā rūsa bojā dzelzs priekšmetus?

Atbilde:

Rūsa ir caurlaidīga un mīksta, un, noslīdot no sarūsējuša dzelzs priekšmeta virsmas, dzelzs zem rūsas. Tā rezultātā dzelzs rūsa ir pastāvīgs process, kas laika gaitā noēd dzelzs izstrādājumus, padarot tos nevērtīgus. Dzelzs rūsēšana laika gaitā rada ievērojamus bojājumus, jo to izmanto dažādu konstrukciju un preču, tostarp tiltu, režģu, margu, vārtu un automašīnu, autobusu, kravas automašīnu un kuģu virsbūvju būvēšanai. Pats par sevi saprotams, ka mums ir jābūt iespējai novērst dzelzs rūsēšanu.

6. jautājums. Kādi nosacījumi ir nepieciešami rūsēšanai?

Atbilde:

Dzelzs rūsēšanu veicina daudzi faktori, tostarp mitruma daudzums gaisā un apkārtējās vides pH. Tālāk ir minēti daži no šiem elementiem.

  • Mitrums: Ūdens pieejamība vidē ierobežo dzelzs koroziju.
  • Rūsēšanas process tiek paātrināts, ja apkārtējās vides pH ir zems.
  • Pateicoties dažādu sāļu klātbūtnei ūdenī, dzelzs ātrāk rūsē.
  • Piemaisījums: Salīdzinot ar dzelzi, kurā ir dažādi metāli, tīra dzelzs rūsē lēnāk.

Pārbaudiet arī,

  • Hlors (Cl)
  • Spēcīgas un vājas bāzes
  • Svarīgi nātrija savienojumi

Dzelzs rūsēšana-bieži uzdotie jautājumi

1. Kas ir fizikālās un ķīmiskās izmaiņas?

Izmaiņas, kas notiek savienojumā, sauc par izmaiņām. Izmaiņas, kas notiek savienojuma fizikālajās īpašībās, sauc par fizikālajām izmaiņām, savukārt izmaiņas, kas rodas savienojuma ķīmiskajās īpašībās, sauc par ķīmiskajām izmaiņām.

2. Vai dzelzs rūsēšana ir fiziska vai ķīmiska pārmaiņa?

Rūsa sastāv no dzelzs oksīda (Fe2O3). Tā rezultātā rūsa un dzelzs nav sinonīmi. Rūsa ir oksidācijas reakcija, un tādējādi tā ir ķīmiska maiņa.

3. Kas izraisa dzelzs rūsēšanu?

Rūsa ir oksidācijas reakcija, un tā rodas, kad dzelzs reaģē ar skābekli un ūdeni.

4. Kāda ir rūsas ķīmiskā reakcija?

Rūsas ķīmiskā reakcija ir, 4Fe+3O 2 +6H 2 O → 4Fe(OH) 3 .

5. Kāda veida ķīmiskā reakcija ir dzelzs rūsēšana?

Dzelzs rūsēšana ir oksidācijas reakcija.