Почему железо ржавеет? 

Источник изображения: Pixabay.com

Дима очень счастлив, он собрался сегодня пойти к бабушке. Потому что у бабушки есть большой фруктовый сад, когда Дима еще был ребенком, он любил наблюдать за различными почвенными мелкими животными, которых обычно не так легко увидеть. Можно сказать, что та среда являлась небольшим классом просвещения в науку для Димы. Сегодня он, как обычно, будет наблюдать за садом и собирать спелые фрукты. Но когда он вошел, издался «скрипучий» звук, что же это?

Оказывается, чтобы пройти во фруктовый садик бабушки нужно было пройти через железные ворота. Дима давно тут не был. Дверь стала ржавой от ветра и дождя, и Дима не заметил и сразу открыл дверь, а на ладони остался след ржавчины. Так откуда взялись эти «ржавчины»? Почему ворота покрылись ржавчиной?

Коррозия железа (ржавчина) обусловлена окислительно-восстановительной реакцией. Что такое окислительно-восстановительная реакция? Обычно атом имеет внешний электрон, и атом железа не является исключением. Реакция восстановления - это реакция, в которой внешний слой атома получает электроны, а реакция окисления - это реакция, в которой внешний слой атома теряет электроны. Железные изделия ржавеют, потому что они подвергаются окислительно-восстановительным реакциям из-за контакта с воздухом.

Ее возникновение требует трех условий: кислород, анод и электролит. Анод - это само железо, электролит - это вода или водяной пар в воздухе, а кислород - это кислород, содержащийся в воздухе. Когда эти три условия будут выполнены, возникнет окислительно-восстановительная реакция.

Электролит (вода или водяной пар) является как бы резервуаром, который транспортирует электроны, электроны перетекают из железа и «плывут» через электролит в кислород. Атомы кислорода получают эти электроны. В этом процессе возникла окислительно-восстановительная реакция, и на самом деле у батарей тоже такой принцип.

После ржавления на поверхности железа возникает темно-красная ржавчина, которая является продуктом реакции окисления, фактический состав которой более сложный, но мы обычно считаем, что самый важный компонент - это оксид железа, его химическая формула Fe2O3, на самом деле, он является продуктом, который соединяется с «водой», поэтому обозначаем его как Fe2O3·nH2O.

Почему существует такое явление, как «ржавление»? Хорошо ли это для железа? Может это механизм его защиты? Это немного преувеличено, но ведь железо - безжизненное вещество. Но многие явления в природе имеют свои причины. Говоря о железе или металле, они ржавеют, потому что ищут «стабильное состояние». Это связано с термодинамикой. Часто искрящиеся или черные прозрачные металлы, которые мы встречаем, имеют более высокую внутреннюю энергию, чем корродированные металлы, что означает, что они не очень стабильны. Чтобы перейти в более стабильное состояние, они будут медленно ржаветь, независимо от того, насколько медленно это происходит, они всегда движутся в этом направлении. Когда ты начнешь изучать физику, вопросы термодинамики и энергии, ты сможешь понять больше об этом.

Автор: Чжу ЯВэн