1. A kísérlet célja
- a reakciósebesség mérésének ismerete.
- tudni, hogy mi befolyásolja a reakció sebességét.
- tudni, hogyan lehet megakadályozni a rozsdásodást
2. A rozsdás vas kémiája.
a rozsda a vas oxigénnel való reakciójával képződő vas-oxidok általános fogalma. A rozsda számos formája vizuálisan megkülönböztethető, és különböző körülmények között alakul ki. A rozsda kémiai összetétele jellemzően hidratált vas (III) – oxid (Fe2O3.nH2O), és nedves körülmények között tartalmazhat vas (III)-oxid-hidroxidot(FeO (OH)). A rozsdásodás a vas és ötvözeteinek, például az acél korróziójának általános kifejezése. Bár más fémek oxidációja egyenértékű, ezeket az oxidokat általában nem nevezik rozsdának.
a tiszta, szilárd vas vízben oxidálódik:
fe (s) -> Fe2+(aq) + 2e –
ezek az elektronok gyorsan reagálnak a disszociált hidrogénionokkal (H3O+(aq) formában) és a vízben oldott oxigénnel (O2(aq)):
4e- (aq) + 4h3o+(aq) + O2(aq) – > 6H2O (l)
Ezért, amint az a fenti egyenletből látható, minél savasabb a víz, annál nagyobb lesz a korrózió sebessége(mivel a H3O+(aq) koncentrációja nagyobb lesz.) Rendkívül alacsony pH-nál a hidrogénionok reagálnak az elektronokkal, amelyek hidrogéngázt termelnek:
2H+(aq) + 2e-(aq) -> H2(g)
így a fenti egyenletekből látható, hogy az oldat pH-ja (legyen az tiszta víz vagy elektrolitokat tartalmazó víz) emelkedik. Ez OH-ionok képződéséhez vezet (azokban az esetekben, amikor a víztest szignifikánsan nagy, a pH nem emelkedik olyan hirtelen, de ennek nincs következménye, mivel az OH – ionok mindig jelen vannak, még tiszta vízben is.) A kationok ezután reakcióba lépnek az OH – val-vagy akár a H+ ionokkal és az oldott oxigénnel, hogy különféle vegyületeket képezzenek, amelyek rozsdát képeznek:
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)
a fenti egyenletekből látható, hogy az oldott oxigén pH-ja és mennyisége befolyásolhatja a reakciók kimenetelét. Korlátozott oldott oxigéntartalmú vízben Fe3O4(s) képződik, amely fekete szilárd anyag, amelyet általában lodestone-nak hívnak:
6Fe2+(aq) + O2(AQ) + 12oh-(aq) -> 2fe3o4(s) + 6h2o(l)
a porózus Fe(OH)3 rozsda lassan széteshet kristályos formában, amely az ismerős vörös-barna rozsda:
2Fe(OH)3(s) -> Fe2O3•H2O(k) + 2H2O(l)
3. Rozsda megelőzés = > befejezések
| név | fotó | funkció |
| közös köröm |  |
a világos közös körmöknek nincs befejezése. Rozsdacsíkokat okozhatnak, ha iparvágányban vagy deszkázásban használják őket. A hidratált rozsda áteresztő a levegő és a víz számára, lehetővé téve a fém korrózióját – belsőleg – még a felületi rozsdaréteg kialakulása után is. Megfelelő hidratálás esetén a vastömeg végül teljesen rozsdává alakulhat és széteshet. |
| horganyzott köröm |  |
a körmök korrózióállóvá tételének általános módja a cinkkel való bevonás. A melegen mártott (H. D.) körmöket úgy horganyozták, hogy olvadt cinkbe merítették őket. Az elektrogalvanizált körmök cinkkel vannak bevonva, és nem annyira korrózióállóak, mint a forrón mártott körmök. Egy harmadik folyamat cinket peens a körömre. A köröm felületének érdesítésével ezek a kezelések–de különösen a forró merítés-növelik a köröm tartóerejét. Ezek a cink-oxidokra támaszkodnak, amelyek védik az egyszer megkarcolt felületet, nem pedig áldozati anódként oxidálódnak. Ezen a képen az ezüst szín cink. A cink rozsdája fehér. |
| Vinyl bevonatú köröm |  |
a korrózióvédelem bevonat segítségével végezhető el, amely elkülöníti a fémet a környezettől, például a levegőtől(oxigéntől) és a víztől. Festék, viasz, vinil és cement általánosan használt anyagok bevonására. A vinil bevonat nagyobb tartóerőt is biztosít. Ezen a képen a sárga színt a vinil bevonat okozza. A bevonat állapota azonban még egyenetlen rozsdásodást sem eredményezett. |
4. Reakciósebesség
a reakciósebesség a kémiai reakció gyorsaságának mértéke. A reakciósebességet általában azzal fejezzük ki, hogy milyen gyorsan állítják elő a terméket, vagy milyen gyorsan fogyasztják el a reagenst. Az általános kémiai reakció reakciósebessége, aA + bB .. PP + qQ, a következőképpen határozható meg:
a rozsdásodáshoz nehéz egyenletet írni a reakció összetettsége miatt. Így a következőképpen fejezhetjük ki a reakciót.
vas + Oygen stb .. vas-oxidok (rozsda)
4Fe + 3O2 ^ 2 Fe2O3
a tömegmegmaradás törvénye szerint a köröm és a rozsda megnövekedett tömege az oxigén mennyisége.
rozsdásodási sebesség = /
= /
= /