Ржавчина

Ржавчина - продукт взаимодействия внешней окислительной атмосферы с железом. Процесс ее образования называется ржавлением ( коррозия ). Термин «ржавчина» присущ только продуктам коррозии железа и его сплавов. Любые другие металлы могут корродировать, но не ржаветь!

Ржавчина - это гидратированная окись железа (гидроксид железа). Химическая формула ржавчины - Fe2O3•H2О (иногда пишут просто Fe2O3). На поверхности образуется в виде шероховатого налета, который имеет рыхлую структуру. Цвет ржавчины - от оранжевого до красно-коричневого.

Железо при рН среды > 5,5 образует труднорастворимый гидрат закиси железа, имеющий белый цвет:

Fe2+mH2O + 2OH- = mH2O + Fe(OH)2↓

При взаимодействии гидрата закиси железа с растворенным кислородом в воде, образуются еще более труднорастворимое соединение - гидрат окиси железа (бурый цвет):

2Fe(OH)2 + 1/2 O2 + H2О = 2Fe(OH)3↓

Вторичные продукты коррозии (Fe(OH)2 и Fe(OH)3) могут и дальше превращаться, с образованием гидратированных окислов FeO•Fe2O3•nH2О - ржавчины. FeO - нестабильное соединение, поэтому в формуле ржавчины его часто просто не записывают.

Реакции образования ржавчины:



2e + 2H+ - H2;

4e +O2 + 4H+ - 2H2O;

2e + Fe(OH)2 + 2H+ - Fe + 2H2O;

2e + Fe2+ - Fe;

2e + Fe(OH)3- + 3H+ - Fe + 3H2O;

e + Fe(OH)3 + H+ - Fe(OH)2 + H2O;

e + Fe(OH)3 + 3H+ - Fe2+ + 3H2O;

Fe(OH)3- + H+ - Fe(OH)2 + H2O;

e + Fe(OH)3 - Fe(OH)3-;

Fe3+ + 3H2O - Fe(OH)3 + 3H+;

Fe2+ + 2H2O - Fe(OH)2 + 2H+;

e + Fe3+ - Fe2+;

Fe2+ + H2O - FeOH + H+;

FeOH+ + H2O > Fe(OH)2 + H+;

Fe(OH)2 + H2O - Fe(OH)3- + H+;

Fe3+ + H2O - FeOH2+ + H+;

FeOH2+ + H2O - Fe(OH)3 + H+;

FeOH2+ + H+ - Fe2+ + H2O;

e + FeOH2+ + 2H+ - Fe2+ +2H2O;

e + Fe(OH)3 + H+ - Fe(OH)2 + H2O;

e + Fe(OH)3 + 2H+ - FeOH+ + 2H2O;

e + Fe(OH)3 + 3H+ - Fe2+ + 3H2O.

Ржавчина может существовать в двух формах: магнитной (γ- Fe2O3) и немагнитной (α-Fe2O3). Гидратированная окись железа в α форме (гематит) -более стабильное соединение. Раствор, насыщенный ржавчиной, почти нейтральный. γ- Fe2O3 обычно между гидратированными оксидами Fe2O3 и FeO образует черный промежуточный слой. Поэтому можно сказать, что ржавчина состоит из трех слоев оксидов железа разной степени окисления.

Процесс ржавления металла начинается только при наличии в воздухе влаги. При попадании на поверхность изделия из железа капли воды, спустя некоторое время, можно заметить изменение ее цвета. Капля становится мутной и постепенно окрашивается в бурый цвет. Это свидетельствует о появлении, в месте контакта воды с поверхностью, продуктов коррозии железа.

Если ржавчина уже образовалась - остановить процесс коррозии крайне трудно и не всегда удается. Лучше его предупреждать и заранее защищать металл!

Ссылка на первоисточник