1. Doel van het Experiment
- om te weten hoe een reactiesnelheid te meten.
- om te weten wat de reactiesnelheid beïnvloedt.
- om roestvorming te voorkomen
2. Chemie van roestig ijzer.
Roest is een algemene term voor Ijzeroxiden die worden gevormd door de reactie van ijzer met zuurstof. Verschillende vormen van roest zijn visueel te onderscheiden, en vormen onder verschillende omstandigheden. De chemische samenstelling van roest is typisch gehydrateerd ijzer (III) oxide (Fe2O3.nH2O), en onder natte omstandigheden kan ijzer(III) oxide-hydroxide (FeO(OH)). Het roesten is de gemeenschappelijke term voor corrosie van ijzer en zijn legeringen, zoals staal. Hoewel oxidatie van andere metalen gelijkwaardig is, worden deze oxiden niet vaak roest genoemd.
zuiver vast ijzer oxideert in water:
Fe (s)- > Fe2+(aq) + 2e –
deze elektronen zullen snel reageren met de disassociated hydrogeenionen(in H3O+(aq) vorm) en de opgeloste zuurstof in het water(O2 (aq)):
4e- (aq) + 4H3O+(aq) + O2(aq) – > 6H2O (l)
uit bovenstaande vergelijking blijkt dat hoe zuurder het water is, hoe groter de corrosiesnelheid is(aangezien de concentratie van H3O+(aq) groter is.) Bij extreem lage pH ‘ s zullen de waterstofionen reageren met de elektronen die waterstofgas produceren:
2H+(aq) + 2e-(aq)- > H2(g)
dus, zoals Uit bovenstaande vergelijkingen blijkt, stijgt de pH van de oplossing (of het nu zuiver water is of water dat elektrolyten bevat). Dit leidt tot de vorming van OH – ionen (in gevallen waar het waterlichaam aanzienlijk groot is, stijgt de pH niet zo sterk, maar dit is niet van belang omdat OH – ionen altijd aanwezig zijn, zelfs in zuiver water.) De kationen reageren dan met de OH – of zelfs de H+ – ionen en opgeloste zuurstof om een verscheidenheid aan verbindingen te vormen, die roest vormen:
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)
uit bovenstaande vergelijkingen blijkt dat de pH en de hoeveelheid opgeloste zuurstof het resultaat van de reacties kunnen beïnvloeden. In water met beperkte opgeloste zuurstof wordt Fe3O4(s) gevormd, een zwarte vaste stof die gewoonlijk lodestone wordt genoemd:
6Fe2+(aq) + O2(aq) + 12OH-(aq) -> 2Fe3O4(s) + 6H2O(l)
poreuze Fe(OH)3 roest kan langzaam uiteenvallen in een gekristalliseerde vorm, de bekende roodbruine roest:
2Fe(OH)3(s)-> Fe2O3•H2O(s) + 2h2o(l)
3. Roestpreventie = > afwerkingen
| naam | foto | functie |
| gewone nagel |  |
heldere gemeenschappelijke nagels hebben geen afwerking. Ze kunnen roeststrepen veroorzaken als ze worden gebruikt in gevelbeplating of terrasplanken. Gehydrateerde roest is doorlaatbaar voor lucht en water, waardoor het metaal blijft corroderen – intern – zelfs nadat een oppervlaktelaag van roest is gevormd. Bij voldoende hydratatie kan de ijzermassa uiteindelijk volledig in roest veranderen en desintegreren. |
| gegalvaniseerde spijker |  |
een veel voorkomende manier van het maken van nagels corrosiebestendig is om ze te coaten met zink. Hot-dipped (H. D.) nagels zijn gegalvaniseerd door ze te dompelen in gesmolten zink. Elektrisch verzinkte nagels zijn verzinkt en zijn niet zo corrosiebestendig als hot-dipped nagels. Een derde proces peert zink op de nagel. Door het opruwen van het nagel oppervlak, al deze behandelingen–maar vooral hot-dompelen–verhogen de houdkracht van de nagel. Deze zijn afhankelijk van de zinkoxiden die het ooit bekraste oppervlak beschermen in plaats van oxideren als offeranode. Op deze foto is de zilverkleur zink. De roest van zink is wit. |
| Vinyl gecoate spijker |  |
corrosie controle kan worden gedaan met behulp van een coating om het metaal te isoleren van de omgeving, zoals lucht(zuurstof) en water. Verf, was, vinyl en cement zijn veel gebruikte stoffen voor coating. Vinyl coating biedt ook een grotere houdkracht. Op deze foto wordt de gele kleur veroorzaakt door de vinyl coating. De staat van de coating leidde echter niet eens tot ongelijke roestvorming. |
4. De reactiesnelheid
is een maat voor de snelheid waarmee een chemische reactie plaatsvindt. Meestal drukken we de reactiesnelheid uit in termen van hoe snel een product wordt geproduceerd of hoe snel een reactieve stof wordt geconsumeerd. De reactiesnelheid van een algemene chemische reactie, aA + bB → pP + qQ, kan worden gedefinieerd als:
voor roesten is het moeilijk om een vergelijking te schrijven vanwege de complexiteit van de reactie. Zo kunnen we de reactie als het volgende uitdrukken.
ijzer + Oygen → ijzeroxiden (roest)
4Fe + 3O2 → 2 Fe2O3
volgens de wet van behoud van Massa is de toegenomen massa Van Spijker en roest de hoeveelheid zuurstof.
roest = /
= /
= /