زنگ زدن آهن
زنگ زدن آهن
زنگ زدن عبارتی است که به اکسیداسیون آهن اطلاق می‌شود. اکسیداسیون آهن معمولا از طریق واکنش با اکسیژن صورت می‌گیرد اما نوع‌های دیگری از زنگ زدن وجود دارد که حاصل واکنش آهن و کلر است که به آن زنگ سبز می‌گویند.[۱] زنگ آهن شامل هیدرات آهن (III) اکسید وFe2O3·nH2O آهن (III) اکسید-هیدروکسید (FeO(OH), Fe(OH)3). با دادن زمان کافی تمام آهن به زنگ آهن تبدیل شده و فرو می‌ریزد.
زنگ به خوردگی آهن و آلیاژهای آن اطلاق می‌شود و اگرچه اکسیداسیون برای فلزهای دیگر نیز رخ می‌دهد اما به عنوان زنگ شناخته نمی‌شود.
اکسیداسیون
وقتی آهن با آب و اکسیژن تماس پیدا کند(یا اکسنده‌های قوی ویا اسیدهای قوی) زنگ می‌زند، وجود محلول‌های الکترولیت نیز سرعت زنگ زدن آهن را بسیار افزایش می‌دهد. به علت نقص در شبکه بلوری در مورد آهن نیز عمل پاسیو شدن رخ نمی‌دهد تا از ادامه زنگ زدن جلوگیری کند. البته وجود محیط بازی از سرعت اکسیداسیون می‌کاهد.[۲]
O2 + 4 e- + 2 H2O → 4 OH-
به علت ایجاد یون‌های هیدروکسید سرعت انجام واکنش با حضور اسیدها بسیار بیشتر می‌شود به همین دلیل در پ‌هاشهای پایین سرعت زدن زیاد است., الکترون‌های واکنش بالا از واکنش زیر تهیه می‌شود:
Fe → Fe2+ + 2 e−
هنگامی که این عمل تکرار می‌شود آهن (II) به آهن (III) تبدیل می‌شود:
4 Fe2+ + O2 → 4 Fe3+ + 2 O2−
به علاوه تعادل‌های اسید-باز زیر زیر نیز در تولید زنگ آهن موثرند:
Fe2+ + 2 H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2 H+
Fe3+ + 3 H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3 H+
سپس در فرآیندهای آب‌گیری زیر هیدروکسید آهن به اکسید آهن تبدیل می‌شوند:
Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O
Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O
2 FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O
زنگ زدن عبارتی است که به اکسیداسیون آهن اطلاق می‌شود. اکسیداسیون آهن معمولا از طریق واکنش با اکسیژن صورت می‌گیرد اما نوع‌های دیگری از زنگ زدن وجود دارد که حاصل واکنش آهن و کلر است که به آن زنگ سبز می‌گویند.[۱] زنگ آهن شامل هیدرات آهن (III) اکسید وFe2O3·nH2O آهن (III) اکسید-هیدروکسید (FeO(OH), Fe(OH)3). با دادن زمان کافی تمام آهن به زنگ آهن تبدیل شده و فرو می‌ریزد.
زنگ به خوردگی آهن و آلیاژهای آن اطلاق می‌شود و اگرچه اکسیداسیون برای فلزهای دیگر نیز رخ می‌دهد اما به عنوان زنگ شناخته نمی‌شود.
اکسیداسیون
وقتی آهن با آب و اکسیژن تماس پیدا کند(یا اکسنده‌های قوی ویا اسیدهای قوی) زنگ می‌زند، وجود محلول‌های الکترولیت نیز سرعت زنگ زدن آهن را بسیار افزایش می‌دهد. به علت نقص در شبکه بلوری در مورد آهن نیز عمل پاسیو شدن رخ نمی‌دهد تا از ادامه زنگ زدن جلوگیری کند. البته وجود محیط بازی از سرعت اکسیداسیون می‌کاهد.[۲]
واکنش‌ها
روند اکسیداسیون آهن از انتقال الکترون از آهن به اکسیژن آغاز می‌شود.[۳] واکنش اصلی کاهش اکسیژن به صورت زیر است:O2 + 4 e- + 2 H2O → 4 OH-
به علت ایجاد یون‌های هیدروکسید سرعت انجام واکنش با حضور اسیدها بسیار بیشتر می‌شود به همین دلیل در پ‌هاشهای پایین سرعت زدن زیاد است., الکترون‌های واکنش بالا از واکنش زیر تهیه می‌شود:
Fe → Fe2+ + 2 e−
هنگامی که این عمل تکرار می‌شود آهن (II) به آهن (III) تبدیل می‌شود:
4 Fe2+ + O2 → 4 Fe3+ + 2 O2−
به علاوه تعادل‌های اسید-باز زیر زیر نیز در تولید زنگ آهن موثرند:
Fe2+ + 2 H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2 H+
Fe3+ + 3 H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3 H+
سپس در فرآیندهای آب‌گیری زیر هیدروکسید آهن به اکسید آهن تبدیل می‌شوند:
Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O
Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O
2 FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O
جلوگیری
گالوانیزه کردن
در این عمل لایه‌ای از روی روی آهن کشیده می‌شود و باعث می‌شود که به علت عمل پاسیو شدن از ادامه خوردگی محافظت شود.حفاظت کاتدی
در این عمل از فلزات فعال‌تر از آهن در نزدیکی آهن استفاده می‌شود تا هنگام واکنش الکتروشیمیایی زنگ زدن آهن، آهن تبدیل به پایگاه کاتدی شده و از خوردگی می‌گریزد.رنگ کردن
آبکاری
- آبکاری روی که به آن گالوانیزه کردن می‌گویند
- آبکاری کروم, این کار علاوه برا محافظت به آهن رنگ نقره‌ای و براقی می‌بخشد.
آلیاژهای مقاوم به زنگ
فولاد ضد زنگ آلیاژی از فولاد است که اضافه شدن فلز کروم موجب محافظت آن از زنگ می‌شود. از فلزات دیگری هچون منیزیم، تیتانیم، روی، اکسید روی، آلومینیوم هم می‌توان برای این منظور استفاده کرد.- مشخصات
- دانلود
نظرات خود را اینجا بنویسید
