زنگ زدن

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
رنگ‌های زنگ آهن

زنگ زدن عبارتی است که به اکسیداسیون آهن اطلاق می‌شود. اکسیداسیون آهن معمولاً از طریق واکنش با اکسیژن صورت می‌گیرد اما نوع‌های دیگری از زنگ زدن وجود دارد که حاصل واکنش آهن و کلر است که به آن زنگ سبز می‌گویند.[۱] زنگ آهن شامل هیدرات آهن (III) اکسید وFe2O3·nH2O آهن (III) اکسید-هیدروکسید (FeO(OH), Fe(OH)3). با دادن زمان کافی تمام آهن به زنگ آهن تبدیل شده و فرو می‌ریزد.

زنگ به خوردگی آهن و آلیاژهای آن اطلاق می‌شود و اگرچه اکسیداسیون برای فلزهای دیگر نیز رخ می‌دهد اما به عنوان زنگ شناخته نمی‌شود.

واکنش زنگ‌زدن آهن[ویرایش]

زنگ بسیار زیاد در نزدیکی پلی در سان‌فرانسیسکو.

اکسیداسیون[ویرایش]

وقتی آهن با آب و اکسیژن تماس پیدا کند(یا اکسنده‌های قوی ویا اسیدهای قوی) زنگ می‌زند، وجود محلول‌های الکترولیت نیز سرعت زنگ زدن آهن را بسیار افزایش می‌دهد. به علت نقص در شبکه بلوری در مورد آهن نیز عمل پاسیو شدن رخ نمی‌دهد تا از ادامه زنگ زدن جلوگیری کند. البته وجود محیط بازی از سرعت اکسیداسیون می‌کاهد.[۲]

واکنش‌ها[ویرایش]

روند اکسیداسیون آهن از انتقال الکترون از آهن به اکسیژن آغاز می‌شود.[۳] واکنش اصلی کاهش اکسیژن به صورت زیر است:

O2 + 4 e- + 2 H2O → 4 OH-

به علت ایجاد یون‌های هیدروکسید سرعت انجام واکنش با حضور اسیدها بسیار بیشتر می‌شود به همین دلیل در پ‌هاشهای پایین سرعت زنگ زدن زیاد است., الکترون‌های واکنش بالا از واکنش زیر تهیه می‌شود:

Fe → Fe2+ + 2 e

هنگامی که این عمل تکرار می‌شود آهن (II) به آهن (III) تبدیل می‌شود:

4 Fe2+ + O2 → 4 Fe3+ + 2 O2−

به علاوه تعادل‌های اسید-باز زیر نیز در تولید زنگ آهن موثرند:

Fe2+ + 2 H2O Fe(OH)2 + 2 H+
Fe3+ + 3 H2O Fe(OH)3 + 3 H+

سپس در فرایندهای آب‌گیری زیر هیدروکسید آهن به اکسید آهن تبدیل می‌شوند:

Fe(OH)2 FeO + H2O
Fe(OH)3 FeO(OH) + H2O
2 FeO(OH) Fe2O3 + H2O

جلوگیری از زنگ زدن[ویرایش]

گالوانیزه کردن[ویرایش]

در این عمل لایه‌ای از روی روی آهن کشیده می‌شود و باعث می‌شوززد که به علت عمل پاسیو شدن از ادامه خوردگی محافظت شود.اره

حفاظت کاتدی[ویرایش]

در این عمل از فلزات فعال‌تر از آهن در نزدیکی آهن استفاده می‌شود تا هنگام واکنش الکتروشیمیایی زنگ زدن آهن، آهن تبدیل به پایگاه کاتدی شده و فلز در مجاورت آن که آند نامیده می‌شود، اقدام به انتشار الکترون به سمت آهن می‌کند و خود به مرور زمان از بین می‌رود. در نتیجه الکترونهای آهن جایگزین می‌شوند و آهن از خوردگی می‌گریزد.

رنگ کردن[ویرایش]

آبکاری[ویرایش]

آلیاژهای مقاوم به زنگ[ویرایش]

فولاد ضد زنگ آلیاژی از فولاد است که اضافه شدن فلز کروم موجب محافظت آن از زنگ می‌شود. از فلزات دیگری هچون منیزیم، تیتانیم، روی، اکسید روی، آلومینیوم هم می‌توان برای این منظور استفاده کرد.

پانویس[ویرایش]

  1. "Interview, David Des Marais". 
  2. Holleman, A. F.; Wiberg, E. "Inorganic Chemistry" Academic Press: San Diego, 2001. ISBN 0-12-352651-5.
  3. Gräfen, H.; Horn, E. M.; Schlecker, H.; Schindler, H. (2000). "Corrosion". Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry. Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.b01_08.  ویرایش

منابع[ویرایش]

پیوند به بیرون[ویرایش]