Шестой класс → химические реакции ↓
Ржавление железа
Железо — очень важный металл, который мы используем в повседневной жизни. Оно прочное, и из него можно делать многие вещи, такие как автомобили, здания, мосты и многое другое. Но вы когда-нибудь замечали, что некоторые железные предметы могут стать красно-коричневыми после того, как их оставили на открытом воздухе на долгое время? Этот красно-коричневый слой называется ржавчиной, а процесс превращения железа в ржавчину называется ржавлением.
Что такое ржавление?
Ржавление — это химическое изменение, которое происходит в железе, когда оно вступает в контакт с водой и воздухом. С научной точки зрения, ржавление — это образование оксида железа в процессе окисления. Это химическая реакция, в которой электроны обмениваются между железом и кислородом из воздуха в присутствии воды.
Химическая реакция ржавления
Когда железо ржавеет, оно реагирует с кислородом и водой, образуя новое соединение под названием оксид железа. Химическая реакция, которая происходит, может быть показана этим уравнением:
4 Fe + 3 O2 + 6 H2O → 4 Fe(OH)3В этом уравнении:
Feобозначает железо.O 2относится к кислороду, полученному из воздуха.H 2 Oозначает воду.Fe(OH) 3— это гидроксид железа(III), который далее превращается в ржавчину.
Гидроксид железа (III) далее реагирует с образованием оксида железа, который является ржавчиной, которую мы видим:
4 Fe(OH)3 → 2 Fe2O3 + 6 H2OЗдесь:
Fe2O3— это оксид железа или ржавчина.- Вода высвобождается во время образования ржавчины.
Как выглядит ржавчина?
Ржавчина обычно выглядит как красно-коричневый чешуйчатый слой. Вы можете увидеть ее на заборах, болтах, гвоздях и старых автомобилях. Вот простая иллюстрация того, как образуется ржавчина:
Почему происходит ржавление?
Для ржавления необходимо три вещи:
- Железо: Сам металл должен быть железом или сплавом, содержащим железо.
- Кислород: Он проистекает из воздуха вокруг нас.
- Вода: Это может быть в виде дождя, влаги в воздухе или даже морской воды.
Без одного из этих факторов ржавчина не образуется. Поэтому вещи в сухих местах ржавеют не так быстро, как в сырых или влажных местах.
Как предотвратить ржавление?
Люди разработали множество способов предотвратить или замедлить ржавление железа. Вот некоторые из них:
- Покраска: Если вы покрасите железный предмет, он создаст барьер между железом и воздухом. Это предотвращает достижение воды и кислорода до железа.
- Гальванизация: В этом случае на железо наносится слой цинка. Цинк менее реакционен, чем железо, и не ржавеет легко. Этот слой защищает железо под ним.
- Покрытие маслом или смазкой: Нанесение масла или смазки на железные поверхности предотвращает контакт с влагой.
- Пластиковое покрытие: Покрытие железа слоем пластика также защищает его от воздуха и влаги.
- Нержавеющая сталь: Нержавеющая сталь — это сплав железа, то есть железо комбинируется с другими металлами для повышения прочности и устойчивости к коррозии.
Ржавление в повседневной жизни
Ржавчина может быть как неприятностью, так и удобством в повседневной жизни:
- Проблема: Ржавчина ослабляет металлические предметы. Это может сделать их небезопасными, например, ржавые старые качели на игровой площадке, которые могут сломаться. Ржавчина также выглядит некрасиво, когда она проявляется на предмете.
- Особенность: Интересно, что ржавчина используется в искусстве, чтобы придать произведению искусства старый или винтажный вид. Некоторые люди любят вид ржавчины на металлических скульптурах.
Вот как вы можете увидеть ржавчину в повседневной жизни:
Как проверить на ржавчину?
Если вы хотите наблюдать процесс ржавления, вы можете провести простой эксперимент дома или в школе. Вы можете сделать это следующим образом:
- Возьмите чистый железный гвоздь и поместите его в небольшую миску.
- Добавьте достаточно воды, чтобы покрыть половину гвоздя.
- Поместите миску в открытое пространство, куда будет поступать воздух.
- Проверяйте гвоздь каждый день, чтобы увидеть, начинается ли ржавление. Вы начнете видеть ржавчину через несколько дней.
Этот простой эксперимент демонстрирует, как железо ржавеет, когда подвергается воздействию воды и воздуха. Помните, ржавчина не появляется мгновенно; требуется время, чтобы были видны изменения.
Заключение
Ржавление железа — это химическое изменение, которое может превратить прочные металлические предметы в слабые, хрупкие куски. Оно происходит, когда железо вступает в реакцию с кислородом и водой. Хотя ржавление может причинить повреждения и требует управления, понимание процесса помогает нам находить лучшие способы его предотвращения и сохранять железные объекты для более длительного использования.
С этой информацией вы можете понять, почему некоторые металлы ржавеют и как защитить ваши металлические предметы от этого естественного процесса. Помните, будь то защита цепи вашего велосипеда от ржавчины или наблюдение за старением металлов, ржавление железа — важное понятие, которое связывает химию и повседневную жизнь.
Комментарии