1. Scopul experimentului
- să știe cum să măsoare o rată de reacție.
- pentru a ști ce afectează viteza de reacție.
- pentru a ști cum să preveniți ruginirea
2. Chimia fierului ruginit.
rugina este un termen general pentru oxizii de fier formați prin reacția fierului cu oxigenul. Mai multe forme de rugină se disting vizual și se formează în circumstanțe diferite. Compoziția chimică a ruginii este de obicei oxid de fier(III) hidratat (Fe2O3.nH2O) și în condiții umede pot include oxid-hidroxid de fier(III) [FeO (OH)]. Ruginirea este termenul comun pentru coroziunea fierului și a aliajelor sale, cum ar fi oțelul. Deși oxidarea altor metale este echivalentă, acești oxizi nu sunt numiți în mod obișnuit rugină.
fierul pur, solid se oxidează în apă:
Fe (s)-> Fe2+(aq) + 2e –
acești electroni vor reacționa rapid cu ionii de hidrogen disociați (în forma H3O+(aq)) și oxigenul dizolvat în apă (O2(aq)):
4e-(aq) + 4H3O+(aq) + O2(aq) -> 6h2o(l)
prin urmare, după cum se vede din ecuația de mai sus, cu cât apa este mai acidă, cu atât va fi mai mare rata de coroziune (deoarece concentrația de H3O+(aq) va fi mai mare.) La pH extrem de scăzut, ionii de hidrogen vor reacționa cu electronii care produc hidrogen gazos în schimb:
2H+(aq) + 2e-(aq) -> H2(g)
astfel, după cum se vede din ecuațiile de mai sus, pH-ul soluției (fie că este apă pură sau apă care conține electroliți) crește. Acest lucru duce la formarea de ioni OH (în cazurile în care corpul de apă este semnificativ mare, pH – ul nu crește la fel de brusc, dar acest lucru nu are nicio consecință, deoarece ionii OH sunt întotdeauna prezenți, chiar și în apa pură.) Cationii reacționează apoi cu OH – sau chiar ionii H + și oxigenul dizolvat pentru a forma o varietate de compuși, care constituie rugina:
Fe2+(aq) + 2OH-(aq)- > Fe(OH)2(s)
4fe2+(aq) + 4H+(aq) + O2(aq)- > 4Fe3+(aq) + 2H2O(l)
Fe3+(aq) + 3OH-(aq)- > fe(Oh)3(s)
din ecuațiile de mai sus, se observă că pH-ul și cantitatea de oxigen dizolvat pot afecta rezultatul reacțiilor. În apă cu oxigen dizolvat limitat se formează Fe3O4(s), Care este un solid negru și denumit în mod obișnuit lodestone:
6fe2+(aq) + O2(aq) + 12oh-(aq) -> 2fe3o4(s) + 6h2o(l)
rugina poroasă Fe(OH)3 se poate dezintegra încet într-o formă cristalizată, care este rugina roșie-brună familiară:
2Fe(OH)3(s) – > Fe2O3•H2O(s) + 2H2O(l)
3. Prevenirea ruginii = > finisaje
| nume | fotografie | caracteristică |
| Unghii comune |  |
unghiile comune strălucitoare nu au finisaj. Acestea pot provoca dungi de rugină dacă sunt utilizate în siding sau terase. Rugina hidratată este permeabilă la aer și apă, permițând metalului să continue să se corodeze – intern – chiar și după ce s-a format un strat de suprafață de rugină. Având suficientă hidratare, masa de fier se poate transforma în cele din urmă în întregime în rugină și se poate dezintegra. |
| unghii galvanizate |  |
o modalitate obișnuită de a face unghiile rezistente la coroziune este de a le acoperi cu zinc. Unghiile cu imersie la cald (H. D.) au fost galvanizate prin scufundarea lor în zinc topit. Unghiile electrogalvanizate sunt placate cu zinc și nu sunt la fel de rezistente la coroziune ca unghiile scufundate la cald. Un al treilea proces peens zinc pe unghie. Prin înăsprirea suprafeței unghiei, toate aceste tratamente-dar mai ales scufundarea la cald–cresc puterea de reținere a unghiei. Acestea se bazează pe oxizii de zinc care protejează suprafața odată zgâriată, mai degrabă decât oxidarea ca anod de sacrificiu. În această imagine, culoarea argintie este zincul. Rugina zincului este albă. |
| unghii acoperite cu vinil |  |
controlul coroziunii se poate face folosind un strat de acoperire pentru a izola metalul de mediu, cum ar fi aerul(oxigenul) și apa. Vopseaua, ceara, vinilul și cimentul sunt substanțe utilizate în mod obișnuit pentru acoperire. Acoperirea cu vinil oferă, de asemenea, o putere mai mare de reținere. În această imagine, culoarea galbenă este cauzată de stratul de vinil. Cu toate acestea, starea de acoperire nu a dus nici măcar la ruginirea neuniformă. |
4. Rata de reacție
rata de reacție este o măsură a cât de repede are loc o reacție chimică. De obicei, exprimăm viteza de reacție în ceea ce privește cât de repede este produs un produs sau cât de repede este consumat un reactant. Viteza de reactie a unei reactii chimice generale, aA + BB PP + QQ, poate fi definita ca:
pentru rugină, este dificil să scrieți o ecuație datorită complexității reacției. Astfel, putem exprima reacția după cum urmează.
fier + oxizi de fier Oygen oxizi de fier (rugina)
4FE + 3O2 XV 2 Fe2O3
conform legii conservării masei, masa crescută de unghii și rugină este cantitatea de oxigen.
ratele de ruginire = /
= /
= /