1. Kokeen tarkoitus
- tietää, miten reaktionopeus mitataan.
- tietää, mikä vaikuttaa reaktionopeuteen.
- osata estää ruostumista
2. Ruostuvan raudan kemia.
ruoste on yleisnimitys raudan ja hapen reaktiossa muodostuville rautaoksideille. Useat ruosteen muodot erottuvat silmämääräisesti ja muodostuvat eri olosuhteissa. Ruosteen kemiallinen koostumus on tyypillisesti hydratoitu rauta (III) oksidi (Fe2O3.nh2o), ja märissä olosuhteissa voi sisältää rauta(III) oksidi-hydroksidia (Feo(OH)). Ruostuminen on yleinen termi raudan ja sen seosten, kuten teräksen, korroosiolle. Vaikka muiden metallien hapettuminen on vastaavaa, näitä oksideja ei yleisesti kutsuta ruosteiksi.
puhdas, kiinteä rauta hapettuu vedessä:
Fe (s)-> Fe2+(aq) + 2e –
nämä elektronit reagoivat nopeasti dissosioituneiden vetyionien (H3O+(aq) – muodossa) ja veteen liuenneen hapen (O2(aq)) kanssa:
4e-(aq) + 4h3o+(aq) + O2(aq) -> 6H2O(l)
näin ollen, kuten edellä olevasta yhtälöstä nähdään, korroosionopeus on sitä suurempi, mitä happamampi vesi on (koska H3O+(aq) – pitoisuus on suurempi.) Erittäin alhaisessa pH: ssa vetyionit reagoivat sen sijaan vetykaasua tuottavien elektronien kanssa:
2h+(aq) + 2e-(aq) -> H2(g)
siten, kuten edellä mainituista yhtälöistä nähdään, liuoksen pH (olipa se puhdasta vettä tai elektrolyyttejä sisältävää vettä) nousee. Tämä johtaa Oh – ionien muodostumiseen (tapauksissa, joissa vesistö on huomattavan suuri, pH ei nouse yhtä jyrkästi, mutta tällä ei ole merkitystä, koska OH – ioneja on aina, myös puhtaassa vedessä.) Kationit reagoivat sitten OH – tai jopa H+ – ionien ja liuenneen hapen kanssa muodostaen erilaisia yhdisteitä, jotka muodostavat ruostetta:
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)
edellä mainituista yhtälöistä nähdään, että liuenneen hapen pH ja määrä voivat vaikuttaa reaktioiden lopputulokseen. Vedessä, jossa on vain vähän liuennutta happea, muodostuu Fe3O4(s), joka on musta kiinteä aine ja yleisesti kutsutaan lodestone:
6fe2+(AQ) + O2(aq) + 12oh-(aq) -> 2fe3o4(s) + 6H2O(l)
huokoinen Fe(OH)3 ruoste voi hitaasti hajota kiteytyneeseen muotoon, joka on tuttu punaruskea ruoste:
2FE(OH)3(s)-> Fe2O3•H2o(s) + 2H2O(l)
3. Ruosteenesto = > päättyy
| nimi | Kuva | ominaisuus |
| Kyntökynsi |  |
kirkas yhteinen kynnet ole viimeistely. Ne voivat aiheuttaa ruosteen raitoja, jos niitä käytetään sivuraiteessa tai terassilla. Sammutettu ruoste läpäisee ilmaa ja vettä, jolloin metalli voi edelleen syövyttää – sisäisesti – senkin jälkeen, kun ruosteen pintakerros on muodostunut. Riittävän hydrataation ansiosta rautamassa voi lopulta muuttua kokonaan ruostumaan ja hajota. |
| Galvanoitu naula |  |
yleinen tapa tehdä kynsistä korroosionkestäviä on päällystää ne sinkillä. Kuumakastetut (H. D.) naulat on galvanoitu upottamalla ne sulaan sinkkiin. Sähkögalvanoidut kynnet pinnoitetaan sinkillä, eivätkä ne ole yhtä korroosionkestäviä kuin kuumakastetut kynnet. Kolmas prosessi nostaa sinkin naulaan. Karhentamalla kynnen pintaa kaikki nämä käsittelyt-mutta erityisesti kuumadippaus–lisäävät kynnen pitovoimaa. Nämä luottavat sinkkioksidien suojaavan kerran naarmuuntunutta pintaa sen sijaan, että ne hapettuisivat uhrautuvana anodina. Kuvassa hopean väri on sinkki. Sinkin ruoste on valkoista. |
| vinyylipäällysteinen naula |  |
Korroosionsäätö voidaan tehdä pinnoitteella, joka eristää metallin ympäristöstä, kuten ilmasta (happi) ja vedestä. Maali, vaha, vinyyli ja sementti ovat yleisesti käytettyjä aineita pinnoittamiseen. Vinyyli pinnoite tarjoaa myös enemmän tilalla valtaa. Kuvassa keltainen väri johtuu vinyylipinnoitteesta. Pinnoitustila ei kuitenkaan johtanut edes epätasaiseen ruostumiseen. |
4. Reaktionopeus
reaktionopeus on mitta, jolla mitataan kuinka nopeasti kemiallinen reaktio tapahtuu. Ilmaisemme reaktionopeuden yleensä sillä, kuinka nopeasti tuote tuotetaan tai kuinka nopeasti reagoivaa ainetta kulutetaan. Yleisen kemiallisen reaktion reaktionopeus aA + bB → pP + qQ voidaan määritellä seuraavasti:
ruosteelle on vaikea kirjoittaa yhtälöä reaktion monimutkaisuuden vuoksi. Näin voimme ilmaista reaktion seuraavasti.
rauta + Oygen → rautaoksidit (ruoste)
4FE + 3O2 → 2 Fe2O3
massan säilymislain mukaan kynnen ja ruosteen lisääntynyt massa on hapen määrä.
Ruostumisprosentit = /
= /
= /