Hoe roest en corrosie werken

FotoStock-Israël / Getty Images

Roest is de algemene naam voor ijzer oxyde . De meest bekende vorm van roest is de roodachtige laag die schilfers vormt op ijzer en staal (Fe_tweeO₃), maar roest komt ook in andere kleuren, waaronder geel, bruin, oranje en zelfs groente ! De verschillende kleuren weerspiegelen verschillende chemische samenstellingen van roest.

Roest verwijst specifiek naar oxiden op ijzer of ijzer legeringen , zoals staal. Oxidatie van andere metalen heeft andere namen. Zo is er aanslag op zilver en kopergroen op koper.

Belangrijkste afhaalrestaurants: hoe roest werkt

• Roest is de algemene naam van de chemische stof die ijzeroxide wordt genoemd. Technisch gezien is het ijzeroxidehydraat, omdat puur ijzeroxide geen roest is.
• Roest ontstaat wanneer ijzer of zijn legeringen worden blootgesteld aan vochtige lucht. De zuurstof en het water in de lucht reageren met het metaal om het gehydrateerde oxide te vormen.
• De bekende rode vorm van roest is (Fe_tweeO₃), maar ijzer heeft andere oxidatietoestanden, dus het kan andere roestkleuren vormen.

De chemische reactie die roest vormt

Hoewel roest wordt beschouwd als het resultaat van een oxidatie reactie: , het is vermeldenswaard niet alle ijzeroxiden zijn roest . Roest ontstaat wanneer zuurstof reageert met ijzer, maar alleen ijzer en zuurstof samenvoegen is niet voldoende. Hoewel ongeveer 21% van lucht bestaat uit zuurstof, roest komt niet voor in droge lucht. Het komt voor in vochtige lucht en in water. Roest vereist drie chemicaliën om te vormen: ijzer , zuurstof en water.

ijzer + water + zuurstof → gehydrateerd ijzer(III)oxide

Dit is een voorbeeld van eenelektrochemische reactie:en corrosie . Er vinden twee verschillende elektrochemische reacties plaats:

Er is anodische oplossing of oxidatie van ijzer dat in waterige (water) oplossing gaat:

2Fe → 2Fe²⁺+ 4e-

Kathodische reductie van zuurstof die wordt opgelost in water komt ook voor:

O_twee+ 2H_tweeO + 4e^-→ 4OH^-

Het ijzerion en het hydroxide-ion reageren om ijzerhydroxide te vormen:

2Fe²⁺+ 4OH^-→ 2Fe(OH)_twee

Het ijzeroxide reageert met zuurstof om rode roest op te leveren, Fe_tweeO₃.H_tweeO

Vanwege de elektrochemische aard van de reactie helpen opgeloste elektrolyten in water de reactie. Roest ontstaat bijvoorbeeld sneller in zout water dan in zuiver water.

Houd rekening met zuurstofgas (O_twee)is niet de enige bron van zuurstof in lucht of water. Kooldioxide (CO_twee)bevat ook zuurstof. Kooldioxide en water reageren om zwak koolzuur te vormen. Koolzuur is een betere elektrolyt dan zuiver water. Als het zuur het ijzer aanvalt, breekt water in waterstof en zuurstof. Vrije zuurstof en opgelost ijzer vormen ijzeroxide, waarbij elektronen vrijkomen, die naar een ander deel van het metaal kunnen stromen. Zodra het roesten begint, blijft het het metaal aantasten.

Roest voorkomen

Roest is broos, breekbaar, progressief en verzwakt ijzer en staal. Om ijzer en zijn legeringen tegen roest te beschermen, moet het oppervlak worden gescheiden van lucht en water. Op ijzer kunnen coatings worden aangebracht. Roestvrij staal bevat chroom, dat een oxide vormt, net zoals ijzer roest vormt. Het verschil is dat het chroomoxide niet afschilfert en dus een beschermende laag op het staal vormt.

Aanvullende referenties

• Grafen, H.; Hoorn, E.M.; Schlecker, H.; Schindler, H. (2000). 'Corrosie.' Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry . Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.b01_08
• Holleman, A. F.; Wiberg, E. (2001). Anorganische scheikunde . Academische pers. ISBN 0-12-352651-5.
• Waldman, J. (2015). Roest - De langste oorlog . Simon & Schuster. New York. ISBN 978-1-4516-9159-7.