1. Scopo dell’esperimento
- sapere come misurare una velocità di reazione.
- per sapere cosa influenza la velocità di reazione.
- per sapere come prevenire la ruggine
2. Chimica del ferro arrugginito.
La ruggine è un termine generale per gli ossidi di ferro formati dalla reazione del ferro con l’ossigeno. Diverse forme di ruggine sono distinguibili visivamente e si formano in circostanze diverse. La composizione chimica della ruggine è tipicamente ossido di ferro idrato(III) (Fe2O3.nH2O), e in condizioni di bagnato può includere ferro (III) ossido-idrossido(FeO (OH)). La ruggine è il termine comune per la corrosione del ferro e delle sue leghe, come l’acciaio. Sebbene l’ossidazione di altri metalli sia equivalente, questi ossidi non sono comunemente chiamati ruggine.
Il ferro puro e solido si ossida in acqua:
Fe(s)- >Fe2+(aq) + 2e-
Questi elettroni reagiranno rapidamente con gli ioni idrogeno dissociati (in forma H3O+(aq)) e l’ossigeno disciolto nell’acqua (O2 (aq)):
4e-(aq) + 4H3O+(aq) + O2(aq) -> 6H2O(l)
Pertanto, come si vede dall’equazione precedente, più l’acqua è acida, maggiore sarà la velocità di corrosione (poiché la concentrazione di H3O+(aq) sarà maggiore.) A pH estremamente bassi, gli ioni idrogeno reagiranno invece con gli elettroni che producono idrogeno gassoso:
2H+(aq) + 2e-(aq) -> H2(g)
Quindi, come si vede dalle equazioni precedenti, il pH della soluzione (che si tratti di acqua pura o acqua contenente elettroliti) aumenta. Ciò porta alla formazione di ioni OH (nei casi in cui il corpo idrico è significativamente grande, il pH non aumenta così bruscamente, ma ciò non ha alcuna conseguenza poiché gli ioni OH sono sempre presenti, anche in acqua pura.) I cationi reagiscono quindi con gli ioni OH – o anche gli ioni H + e l’ossigeno disciolto per formare una varietà di composti, che costituiscono la ruggine:
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)
Da equazioni di cui sopra, si è visto che il pH e la quantità di ossigeno disciolto può influenzare l’esito delle reazioni. In acqua con ossigeno disciolto limitato si forma Fe3O4(s), che è un solido nero e comunemente chiamato lodestone:
6Fe2+(aq) + O2(aq) + 12OH-(aq) -> 2Fe3O4(s) + 6H2O(l)
La ruggine porosa Fe(OH)3 può lentamente disintegrarsi in una forma cristallizzata, che è la ruggine rosso-marrone familiare:
2Fe(OH)3(s) -> Fe2O3•H2O(s) + 2H2O(l)
3. Antiruggine = > Finiture
| Nome | Foto | Caratteristica |
| Chiodo comune |  |
Le unghie comuni luminose non hanno finitura. Possono causare striature di ruggine se vengono utilizzate in rivestimenti o decking. La ruggine idratata è permeabile all’aria e all’acqua, consentendo al metallo di continuare a corrodersi – internamente – anche dopo che si è formato uno strato superficiale di ruggine. Data un’idratazione sufficiente, la massa di ferro può finalmente convertirsi completamente in ruggine e disintegrarsi. |
| Chiodo zincato |  |
Un modo comune per rendere le unghie resistenti alla corrosione è rivestirle di zinco. I chiodi a caldo (HD) sono stati zincati immergendoli in zinco fuso. I chiodi elettrozincati sono placcati con zinco e non sono resistenti alla corrosione come i chiodi immersi a caldo. Un terzo processo peens zinco sul chiodo. Irruvidendo la superficie dell’unghia, tutti questi trattamenti–ma soprattutto l’immersione a caldo-aumentano il potere di tenuta dell’unghia. Questi si basano sugli ossidi di zinco che proteggono la superficie una volta graffiata piuttosto che ossidarsi come anodo sacrificale. In questa immagine, il colore argento è zinco. La ruggine dello zinco è bianca. |
| Chiodo rivestito in vinile |  |
Il controllo della corrosione può essere fatto usando un rivestimento per isolare il metallo dall’ambiente come l’aria(ossigeno) e l’acqua. Vernice, cera, vinile e cemento sono sostanze comunemente usate per il rivestimento. Rivestimento in vinile fornisce anche una maggiore capacità di tenuta. In questa immagine, il colore giallo è causato dal rivestimento in vinile. Tuttavia, lo stato di rivestimento non era nemmeno con conseguente ruggine irregolare. |
4. Velocità di reazione
La velocità di reazione è una misura della velocità con cui avviene una reazione chimica. Di solito esprimiamo la velocità di reazione in termini di quanto velocemente viene prodotto un prodotto o quanto velocemente viene consumato un reagente. La velocità di reazione di una reazione chimica generale, aA + bB → pP + qQ, può essere definita come:
Per la ruggine, è difficile scrivere un’equazione a causa della complessità della reazione. Quindi, possiamo esprimere la reazione come segue.
Ferro + Oygen → Ossidi di ferro (ruggine)
4Fe + 3O2 → 2 Fe2O3
Secondo la legge di conservazione della massa, l’aumento della massa di chiodo e ruggine è la quantità di ossigeno.
Tassi di ruggine= /
= /
= /