1. Cel eksperymentu
- , aby wiedzieć, jak zmierzyć szybkość reakcji.
- aby wiedzieć, co wpływa na szybkość reakcji.
- jak zapobiegać rdzewieniu
2. Chemia rdzewienia żelaza.
rdza to ogólne określenie tlenków żelaza powstałych w wyniku reakcji żelaza z tlenem. Kilka form rdzy wyróżnia się wizualnie i tworzą w różnych okolicznościach. Skład chemiczny rdzy to zazwyczaj uwodniony tlenek żelaza (III) (Fe2O3.nH2O), a w wilgotnych warunkach może zawierać wodorotlenek żelaza (III) (FeO (OH)). Rdzewienie jest powszechnym terminem korozji żelaza i jego stopów, takich jak stal. Chociaż utlenianie innych metali jest równoważne, tlenki te nie są powszechnie nazywane rdzą.
czyste, stałe żelazo utlenia się w wodzie:
Fe(s) -> Fe2+(AQ) + 2e-
elektrony te szybko reagują z dysocjowanymi jonami wodorowymi(w postaci H3O+(aq)) i rozpuszczonym tlenem w wodzie (O2 (AQ)):
4E- (AQ) + 4h3o+(aq) + O2(AQ) – > 6H2O(l)
dlatego, jak wynika z powyższego równania, im bardziej kwaśna woda, tym większa będzie szybkość korozji (ponieważ stężenie H3O+(aq) będzie większe.) Przy bardzo niskim pH jony wodorowe będą reagować z elektronami wytwarzającymi Gaz wodorowy:
2h+(aq) + 2e – (AQ) – > H2 (g)
tak więc, jak wynika z powyższych równań, pH roztworu (niezależnie od tego, czy jest to czysta woda, czy woda zawierająca elektrolity) wzrasta. Prowadzi to do powstawania jonów OH (w przypadkach, gdy zbiornik wody jest znacznie duży, pH nie wzrasta tak gwałtownie, ale nie ma to znaczenia, ponieważ jony OH są zawsze obecne, nawet w czystej wodzie.) Kationy następnie reagują z jonami OH – lub nawet h+ i rozpuszczonym tlenem, tworząc różne związki, które tworzą rdzę:
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)
z powyższych równań wynika, że pH i ilość rozpuszczonego tlenu mogą wpływać na wynik reakcji. W wodzie z ograniczonym rozpuszczonym tlenem tworzy się Fe3O4(S), które jest czarnym ciałem stałym i potocznie nazywane lodestonem:
6Fe2+(AQ) + O2(aq) + 12oh-(AQ) -> 2fe3o4(s) + 6H2O(l)
porowata rdza Fe(OH)3 może powoli rozpadać się w postać skrystalizowaną, która jest znaną czerwonobrązową rdzą:
2FE(OH)3(s)-> Fe2O3•H2O(s) + 2H2O(L)
3. Zapobieganie rdzy =>
| Nazwa | Zdjęcie | opis |
| gwóźdź pospolity |  |
jasne wspólne paznokcie nie mają wykończenia. Mogą powodować smugi rdzy, jeśli są używane w bocznicy lub tarasie. Uwodniona rdza jest przepuszczalna dla powietrza i wody, dzięki czemu metal nadal koroduje – wewnętrznie – nawet po uformowaniu się powierzchniowej warstwy rdzy. Biorąc pod uwagę wystarczające nawodnienie, masa żelaza może ostatecznie całkowicie przekształcić się w rdzę i rozpadnąć. |
| gwóźdź ocynkowany |  |
powszechnym sposobem na uzyskanie odporności na korozję paznokci jest powlekanie ich cynkiem. Gwoździe Ognioodporne (HD) zostały ocynkowane przez zanurzenie ich w stopionym cynku. Gwoździe ocynkowane elektrolitycznie są pokryte cynkiem i nie są tak odporne na korozję jak gwoździe zanurzone na gorąco. Trzeci proces nakłada cynk na paznokieć. Poprzez szorstkowanie powierzchni paznokcia, wszystkie te zabiegi-a zwłaszcza zanurzanie na gorąco–zwiększają siłę trzymania paznokcia. Polegają one na tlenkach cynku chroniących porysowaną powierzchnię, a nie utlenianiu jako anoda ofiarna. Na tym zdjęciu Srebrny kolor to cynk. Rdza cynku jest biała. |
| gwoździe powlekane winylem |  |
Kontrola korozji może być wykonana za pomocą powłoki izolującej metal od środowiska, takiego jak powietrze(tlen) i woda. Farby, wosk, winyl i cement są powszechnie stosowanymi substancjami do powlekania. Powłoka winylowa zapewnia również większą siłę trzymania. Na tym zdjęciu żółty kolor jest spowodowany powłoką winylową. Stan powłoki nie powodował jednak nawet nierównomiernego rdzewienia. |
4. Szybkość reakcji
szybkość reakcji jest miarą tego, jak szybko zachodzi reakcja chemiczna. Zwykle wyrażamy szybkość reakcji w kategoriach tego, jak szybko produkt jest wytwarzany lub jak szybko reagent jest zużywany. Szybkość reakcji ogólnej reakcji chemicznej, aA + bB → pP + qQ, można zdefiniować jako:
w przypadku rdzewienia trudno jest napisać równanie ze względu na złożoność reakcji. W ten sposób możemy wyrazić reakcję w następujący sposób.
żelazo + Oygen → tlenki żelaza (rdza)
4Fe + 3O2 → 2 Fe2O3
zgodnie z prawem zachowania masy, zwiększona masa paznokcia i rdzy jest ilością tlenu.
= /
= /
= /