De ce cui ruginit, știință și viață
Candidat de Științe Chimice Tatiana Zimin.
cui ruginit, ruginit pod gard ruginit, navă ruginit. De ce toate rugineste de fier, și ceea ce este exact rugina?
Bauxita - bauxită - este format din oxizi hidroxid de aluminiu, fier și siliciu. Pe plan extern, nu este nimic ca aluminiul
Foto Natalia Domrin.
Chiar și pentru o astfel de chestiune simplă ca chiuvete de spălare trebuie să fie manipulate cu înțelepciune. corodare extensive și coroziunii în puncte de bucătărie din oțel inoxidabil chiuveta cauzată de selecție improprie a agenților de curățare care conțin compuși ai clorului.
Să ne amintim în cazul în care fierul sau, de exemplu, aluminiu. În mod corespunzător, ei de minereu de mirosit -. De fier, mangan, magneziu, aluminiu și alte metale conținute în minereu, în principal sub formă de oxizi, hidroxizi, carbonați, sulfuri, adică sub formă de compuși chimici cu oxigen, apă, sulf și așa mai departe.
În natură, într-un metal, sau un aur liber, capabil să practic numai, platină, argint uneori, este posibil să se întâlnească. Aceste metale sunt stabile, adică nu caută (caută sau slab), pentru a forma compuși chimici. Probabil, ele sunt numite nobile din acest motiv.
În ceea ce marea majoritate a metalelor, atunci, că acestea sunt în stare liberă, acestea ar trebui să recupereze minereu din compuși naturali, adică miroseau. Se pare, topit de metal, am traduce din starea stabilă la instabilă. Deci, el încearcă să se întoarcă la starea inițială - oxidat. Aceasta este la coroziune - proces de fractură naturală pentru metale în interacțiunea cu mediul înconjurător. Un caz particular de coroziune - ruginirea - formarea unui hidroxid de fier feric Fe (OH) 3. Acest proces poate avea loc numai în prezența umidității (apă sau vapori de apă).
Dar de ce, atunci, nu se năruie poduri peste noapte, nu se năruie instantaneu avioane și mașini? Și vasele cu tigăi nu se transforma ochii în praf roșu, negru sau gri. Din fericire, reacțiile de oxidare metalic, care nu sunt atât de repede. Ca și în orice proces, ei merg la o anumită viteză, uneori foarte mici. Mai mult decât atât, există mai multe moduri de a încetini coroziunea.
Ați observat că pe oțel inoxidabil nu este rugina, deși baza sa este același fier care, după oxidare (în prezența apei sau a vaporilor de apă) devine un hidroxid pufos de culoare roșie. Există un truc: oțel inoxidabil - un aliaj de fier cu alte metale. Introducere la elementele de metal aliaje pentru a conferi diferite proprietăți numite dopaj.
Principalul element de aliere, care se adaugă la oțelul obișnuit (carbon), pentru a obține un inoxidabil - crom. Acest metal, de asemenea, tinde să oxideze, pe care el o face cu succes mult mai ușor și mai repede decât fierul în sine. Astfel, pe suprafața oțelului inoxidabil format rapid peliculă de oxid de crom. Spre deosebire de compact slab oxid de crom rugina întuneric previne ionii de mediu agresiv penetrează suprafața metalică, adică pur și simplu oxid acoperă o coroziune metalică și procesul se termină. Un astfel de film de oxid protector numit. Cromul Oțelurile trebuie să fie strict cantitate, dar nu mai puțin de 13% definit. In afara de crom din oțel inoxidabil este adesea adăugat la nichel, molibden, niobiu și titan.
Grație filmelor de protecție și multe metale bune rezista la impactul diferitelor medii. Să luăm, de exemplu, o tigaie de aluminiu într-un lapte sau fiert terci fiert. De obicei, o astfel de cratiță nu strălucește ca crom sau din oțel inoxidabil, și are o culoare ușor albicioasă. Faptul că aluminiul, precum și alte metale, aerul se formează întotdeauna peliculă de oxid albicioasa (alumină), care protejează perfect metalul de coroziune. Aceste filme sunt numite pasive și metale, care se formează în mod spontan, - o pasivizare. În cazul în care tava de aluminiu perie de metal curat, placa dispare și apare luciu metalic. Dar foarte repede suprafața din nou acoperită cu folie de oxid de aluminiu și devine albicioasă.
Traduceți din metal în stare pasivă poate fi forțat. De exemplu, în plus față de fier nezaschitnyh hidroxid de fier sau oxizi inferiori (oxid de azot și oxid mixt), în anumite condiții, formează un oxid superior - oxid de fier (Fe2 O3). Acest oxid protejează metalul este rău și aliajele sale la temperaturi ridicate în aer, este (una din formele sale) „responsabil“, potrivit experților, cu pasive aliaje de fier de stat în mai multe medii apoase.
Stabilitatea din oțel inoxidabil în acid sulfuric puternic este asociat cu pasivarea oțelului în acest mediu extrem de agresiv. Dacă plasat într-o soluție slabă din oțel inoxidabil de acid sulfuric, oțelul începe să se corodeze. Paradoxul este ușor de explicat: acid sulfuric puternic are proprietăți oxidante puternice, care pe suprafața oțelului inoxidabil este format dintr-un film de pasivizare, și este format dintr-un acid slab.
În cazul în care mediul agresiv este insuficient „oxidare“, folosind aditivi chimici speciali care ajuta la formarea unui film pasiv pe suprafața metalului. Astfel de aditivi sunt numite inhibitori sau inhibitori de coroziune.
Nu toate metalele sunt capabili să formeze un film pasiv, chiar și cu forța. În acest caz, adăugarea inhibitorului în mediu agresiv, în contrast, păstrează metalul într-o „recuperare“ condițiile în care este suprimata oxidarea acestuia (este energetic nefavorabil).
menține metalul în Artificial „recuperarea“ condițiile posibile și în orice alt mod, nu au întotdeauna posibilitatea de a adăuga un inhibitor. Să luăm, de exemplu, cupă galvanizat convenționale. Acesta este fabricat din oțel carbon, acoperite cu un strat superior de zinc. Zinc - metale mai activ decât fierul, atunci este mai probabil să intre în reacții chimice. Prin urmare, zincul nu este doar mecanic izolează găleată de oțel asupra mediului, dar, de asemenea, „ia focul în sine“, adică corodează în loc de fier.
De multe ori într-un mod similar de a proteja partea de jos a navei. Numai ele nu sunt acoperite cu un strat continuu de zinc, mangan sau aluminiu - ar fi extrem de costisitoare și dificil, și este atașat la piesa de jos a unui metal activ solid (rulare). Ca urmare, banda de rulare este distrus, iar partea de jos a navei a rămas nevătămat.
Pentru comunicațiile subterane condițiile de „restabilire“ produse prin protecție electrochimică: metalul protejat este aplicat la potențialul negativ (catod) dintr-o sursă de alimentare externă, astfel încât procesul de oxidare metalic este terminată.
Dar de ce avem nevoie de atât de multe moduri complexe de protecție a metalelor? Nu poți picta doar metal sau smalțului pus pe ea?
În primul rând, toate vopseaua este imposibilă. Și în al doilea rând ... Luați, de exemplu, o tigaie email sau o mașină. În cazul în care vasul este scos din mâinile, cu un accident cade pe podea și otshibot emailat în prezent flanc, apoi un email secesionist este căscat „ochi negru“, marginile care vopsite treptat în culoarea roșie flecar - clivaj acoperit cu rugină. Nu este mai bine soarta asteapta masina, atunci când dintr-o dată partea lui lac (și, adesea, la intersecția cu partea de jos) formează o mică gaură în stratul de lac. Acest canal procedează la agenții corozivi locuințe - apă, aer, oxigen, compuși ai sulfului, sărurile - se execută imediat și corpul începe să ruginească. Asta are proprietarii de automobile face suplimentar tratament anti-coroziune.
Deci, poate că problema coroziunii metalelor rezolvată? Din păcate, nu este atât de simplu. Orice aliaje rezistente la coroziune numai în anumite medii și condiții pentru care au fost proiectate. De exemplu, cele mai multe oțeluri inoxidabile excelent rezista la acizi, substanțe alcaline și foarte „nu le place“, cloruri în care acestea sunt adesea supuse la forme locale de coroziune - ulcer, pitting și intergranulară. Este o distrugere coroziv foarte insidios. Construirea unui frumos metalic, strălucitor, fără un indiciu de formare a ruginii poate o dată sau de năruie se destrame. Toată problema în cel mai mic punct, dar leziunile foarte adânci. Sau în microfisuri, nu sunt vizibile cu ochiul liber la suprafață, dar penetrante practic toată grosimea metalului. Nu mai puțin periculos pentru mai multe aliaje, aceasta nu este supusă la coroziune generală, așa-numita coroziune cracare stres atunci când brusc design pătrunde fisura imens. Acest lucru se întâmplă cu metale, se confrunta cu sarcini mecanice prelungite - în avioane și elicoptere, în diverse mecanisme și construcții.
trenuri Crash, avioane picătură, distrugerea podurilor, a emisiilor și a scurgerilor de conducte de petrol - cauza unor astfel de dezastre devine adesea corodate. Pentru a-l îmblânzi, au încă multe de învățat despre procesele naturale complexe care au loc în jurul nostru.