Ржавчина с точки зрения химика

1. ХИМИЧЕСКИЕ ЗНАНИЯ – В ЖИЗНЬ Ржавчина с точки зрения химика Моисеев александр Вологда-молочное 2019

ХИМИЧЕСКИЕ ЗНАНИЯ – В ЖИЗНЬ
РЖАВЧИНА С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ХИМИКА
МОИСЕЕВ АЛЕКСАНДР
ВОЛОГДА-МОЛОЧНОЕ
2019

2. Ржа́вчина является общим термином для определения оксидов железа. В разговорной речи это слово применяется к красным оксидам,

РЖА́ В ЧИНА ЯВЛЯЕТСЯ ОБЩИМ
ТЕРМИНОМ ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ
ОКСИДОВ ЖЕЛЕЗА. В РАЗГОВОРНОЙ
РЕЧИ ЭТО СЛОВО ПРИМЕНЯЕТСЯ К
КРАСНЫМ ОКСИДАМ, ОБРАЗУЮЩИМСЯ
В ХОДЕ РЕАКЦИИ ЖЕЛЕЗА С
КИСЛОРОДОМ В ПРИСУТСТВИИ ВОДЫ
ИЛИ ВЛАЖНОГО ВОЗДУХА.

3. Есть и другие формы ржавчины, например, продукт, образующийся в ходе реакции железа с хлором при отсутствии кислорода. Такое

ЕСТЬ И ДРУГИЕ ФОРМЫ
РЖАВЧИНЫ, НАПРИМЕР, ПРОДУКТ,
ОБРАЗУЮЩИЙСЯ В ХОДЕ РЕАКЦИИ
ЖЕЛЕЗА С ХЛОРОМ ПРИ
ОТСУТСТВИИ КИСЛОРОДА. ТАКОЕ
ВЕЩЕСТВО ОБРАЗУЕТСЯ, В
ЧАСТНОСТИ, В АРМАТУРЕ,
ИСПОЛЬЗУЕМОЙ В
ПОДВОДНЫХ БЕТОННЫХ СТОЛБАХ,
И НАЗЫВАЮТ ЕГО ЗЕЛЁНОЙ
РЖАВЧИНОЙ.

4. Ржавчина состоит из гидратированного оксида железа(III) Fe2O3·nH2O и метагидроксида железа (FeO(OH), Fe(OH)3). При наличии

РЖАВЧИНА СОСТОИТ ИЗ ГИДРАТИРОВАННОГО ОКСИДА
ЖЕЛЕЗА(III) FE2O3·NH2O И МЕТАГИДРОКСИДА ЖЕЛЕЗА
(FEO(OH), FE(OH)3). ПРИ НАЛИЧИИ КИСЛОРОДА, ВОДЫ И
ДОСТАТОЧНОГО ВРЕМЕНИ ЛЮБАЯ МАССА ЖЕЛЕЗА В
КОНЕЧНОМ ИТОГЕ ПРЕОБРАЗУЕТСЯ ПОЛНОСТЬЮ В
РЖАВЧИНУ И РАЗРУШАЕТСЯ. ПОВЕРХНОСТЬ РЖАВЧИНЫ
НЕ СОЗДАЁТ ЗАЩИТУ ДЛЯ НИЖЕЛЕЖАЩЕГО ЖЕЛЕЗА, В
ОТЛИЧИЕ ОТ ОБРАЗОВАНИЯ ПАТИНЫ НА МЕДНОЙ
ПОВЕРХНОСТИ.

5. Если железо, содержащее какие-либо добавки и примеси (например, углерод), находится в контакте с водой, кислородом или другим

ЕСЛИ ЖЕЛЕЗО, СОДЕРЖАЩЕЕ КАКИЕ -ЛИБО ДОБАВКИ И
ПРИМЕСИ (НАПРИМЕР, УГЛЕРОД), НАХОДИТСЯ В КОНТАКТЕ
С ВОДОЙ, КИСЛОРОДОМ ИЛИ ДРУГИМ СИЛЬНЫМ
ОКИСЛИТЕЛЕМ И/ИЛИ КИСЛОТОЙ, ТО ОНО НАЧИНАЕТ
РЖАВЕТЬ. ЕСЛИ ПРИ ЭТОМ ПРИСУТСТВУЕТ СОЛЬ,
НАПРИМЕР, ИМЕЕТСЯ КОНТАКТ С СОЛЁНОЙ ВОДОЙ,
КОРРОЗИЯ ПРОИСХОДИТ БЫСТРЕЕ В
РЕЗУЛЬТАТЕ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ. ЧИСТОЕ
ЖЕЛЕЗО ОТНОСИТЕЛЬНО УСТОЙЧИВО К ВОЗДЕЙСТВИЮ
ЧИСТОЙ ВОДЫ И СУХОГО КИСЛОРОДА. КАК И У ДРУГИХ
МЕТА ЛЛОВ, НАПРИМЕР, У А ЛЮМИНИЯ, ПЛОТНО
ПРИСТАВШЕЕ ОКСИДНОЕ ПОКРЫТИЕ НА ЖЕЛЕЗЕ ( СЛОЙ
ПАССИВАЦИИ) ЗАЩИЩАЕТ ОСНОВНУЮ МАССУ ЖЕЛЕЗА ОТ
ДА ЛЬНЕЙШЕГО ОКИСЛЕНИЯ.

6. Ржавление железа — это электрохимический процесс, который начинается с переноса электронов от железа к кислороду. Скорость

РЖАВЛЕНИЕ ЖЕЛЕЗА — ЭТО ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКИЙ
ПРОЦЕСС, КОТОРЫЙ НАЧИНАЕТСЯ С
ПЕРЕНОСА ЭЛЕКТРОНОВ ОТ ЖЕЛЕЗА К
КИСЛОРОДУ. СКОРОСТЬ КОРРОЗИИ ЗАВИСИТ ОТ
КОЛИЧЕСТВА ИМЕЮЩЕЙСЯ ВОДЫ, И
УСКОРЯЕТСЯ ЭЛЕКТРОЛИТАМИ, О ЧЁМ
СВИДЕТЕЛЬСТВУЮТ ПОСЛЕДСТВИЯ ПРИМЕНЕНИЯ
ДОРОЖНОЙ СОЛИ НА КОРРОЗИЮ АВТОМОБИЛЕЙ.
КЛЮЧЕВОЙ РЕАКЦИЕЙ ЯВЛЯЕТСЯ ВОССТАНОВЛЕНИЕ
КИСЛОРОДА:
O 2 + 4 E − + 2 H 2 O → 4 OH −

7. Поскольку при этом образуются гидроксид-анионы, этот процесс сильно зависит от присутствия кислоты. Действительно, коррозия

ПОСКОЛЬКУ ПРИ ЭТОМ ОБРАЗУЮТСЯ ГИДРОКСИДАНИОНЫ, ЭТОТ ПРОЦЕСС СИЛЬНО ЗАВИСИТ ОТ
ПРИСУТСТВИЯ КИСЛОТЫ. ДЕЙСТВИТЕЛЬНО,
КОРРОЗИЯ БОЛЬШИНСТВА МЕТАЛЛОВ КИСЛОРОДОМ
УСКОРЯЕТСЯ ПРИ ПОНИЖЕНИИ PH. ОБЕСПЕЧЕНИЕ
ЭЛЕКТРОНОВ ДЛЯ ВЫШЕПРИВЕДЁННОЙ РЕАКЦИИ
ПРОИСХОДИТ ПРИ ОКИСЛЕНИЯ ЖЕЛЕЗА, КОТОРОЕ
МОЖЕТ БЫТЬ ОПИСАНО СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ:
FE → FE 2+ + 2 E −

8. Следующая окислительно-восстановительная реакция происходит в присутствии воды и имеет решающее значение для формирования

СЛЕДУЮЩАЯ ОКИСЛИТЕЛЬНОВОССТАНОВИТЕЛЬНАЯ РЕАКЦИЯ ПРОИСХОДИТ В
ПРИСУТСТВИИ ВОДЫ И ИМЕЕТ РЕШАЮЩЕЕ
ЗНАЧЕНИЕ ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ РЖАВЧИНЫ:
4 FE 2+ + O 2 → 4 FE 3+ + 2 O 2−

9. Кроме того, следующие многоступенчатые кислотно-щелочные реакции влияют на ход формирования ржавчины: Fe2+ + 2 H2O ⇌ Fe(OH)2 +

КРОМЕ ТОГО, СЛЕДУЮЩИЕ МНОГОСТУПЕНЧАТЫЕ КИСЛОТНО ЩЕЛОЧНЫЕ РЕАКЦИИ ВЛИЯЮТ НА ХОД ФОРМИРОВАНИЯ
РЖАВЧИНЫ:
FE 2+ + 2 H 2 O ⇌ FE(OH) 2 + 2 H +
FE 3+ + 3 H 2 O ⇌ FE(OH) 3 + 3 H +
ЧТО ПРИВОДИТ К СЛЕДУЮЩИМ РЕАКЦИЯМ ПОДДЕРЖАНИЯ
БА ЛАНСА ДЕГИДРАТАЦИИ:
FE(OH) 2 ⇌ FEO + H 2 O
FE(OH) 3 ⇌ FEO(OH) + H 2 O2
FEO(OH) ⇌ FE 2 O 3 + H 2 O
ИЗ ПРИВЕДЁННЫХ ВЫШЕ УРАВНЕНИЙ ВИДНО, ЧТО
ФОРМИРОВАНИЕ ПРОДУКТОВ КОРРОЗИИ ОБУСЛОВЛЕНО
НА ЛИЧИЕМ ВОДЫ И КИСЛОРОДА. С ОГРАНИЧЕНИЕМ
РАСТВОРЁННОГО КИСЛОРОДА НА ПЕРЕДНИЙ ПЛАН
ВЫДВИГАЮТСЯ ЖЕЛЕЗО(II)-СОДЕРЖАЩИЕ МАТЕРИА ЛЫ, В ТОМ
ЧИСЛЕ F Е O И ЧЁРНЫЙ МАГНИТ (F E 3 O 4 ).

10. Кроме того, эти сложные процессы зависят от присутствия других ионов, таких как Ca2+, которые служат в качестве электролита, и

КРОМЕ ТОГО, ЭТИ СЛОЖНЫЕ ПРОЦЕССЫ ЗАВИСЯТ ОТ
ПРИСУТСТВИЯ ДРУГИХ ИОНОВ, ТАКИХ КАК CA 2+ ,
КОТОРЫЕ СЛУЖАТ В КАЧЕСТВЕ ЭЛЕКТРОЛИТА, И ТАКИМ
ОБРАЗОМ, УСКОРЯЮТ ОБРАЗОВАНИЕ РЖАВЧИНЫ, ИЛИ В
СОЧЕТАНИИ С ГИДРОКСИДАМИ И ОКСИДАМИ ЖЕЛЕЗА
ОБРАЗУЮТ РАЗЛИЧНЫЕ ОСА ДКИ ВИДА CA-FE-O-OH.
БОЛЕЕ ТОГО, ЦВЕТ РЖАВЧИНЫ МОЖНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ
ДЛЯ ПРОВЕРКИ НАЛИЧИЯ ИОНОВ FE2+, КОТОРЫЕ
МЕНЯЮТ ЦВЕТ РЖАВЧИНЫ С ЖЁЛТОГО НА СИНИЙ.

11. Способы борьбы со ржавчинрой

СПОСОБЫ БОРЬБЫ СО РЖАВЧИНРОЙ
Ржавчину проще всего снять обработкой разбавленным водным раствором
соляной или серной кислоты, содержащим ингибитор кислотной
коррозии уротропин.
Использовать растворы сильных кислот без ингибитора рискованно: можно
растворить не только ржавчину, но и само изделие, поскольку железо —
активный металл и взаимодействует с сильными кислотами с
выделением водорода и образованием солей. В качестве ингибитора
кислотной коррозии при удалении ржавчины можно использовать и
картофельную ботву

12.

Выводы:
Скорость ржавления зависит от наличия кислот или солей.
Скорость коррозии зависит от количества имеющейся воды, и
ускоряется электролитами. Препятствовать ржавлению может
оксидная пленка которые образуются у некоторых веществ в
основном у алюминия.

13. Список литературы

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
• https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A0%D0%B6%D0%B0%D0%B2%D1%87%D0
%B8%D0%BD%D0%B0
• https://mash-xxl.info/info/712591/
• https://www.drive2.ru/b/349404/