腐蝕與生鏽
腐蝕和生鏽是導致材料分解的兩個化學過程。
腐蝕
當一種材料與外界環境發生反應,經過一段時間,它的結構就會退化,並分解成小塊。最終,它可以分解成原子級。這就是所謂的腐蝕。這通常發生在金屬上。當暴露在外部環境中時,金屬與大氣中的氧氣發生氧化反應。除了金屬,像聚合物這樣的材料,陶瓷也會發生崩解。然而,在這種情況下,它被稱為退化。導致金屬腐蝕的外部因素是水、酸、鹼、鹽、油和其他固體和液體化學物質。除此之外,當金屬暴露在諸如酸蒸汽、甲醛氣體、氨氣和含硫氣體等氣體中時,金屬會腐蝕。腐蝕過程的基礎是電化學反應。在發生腐蝕的金屬中,會發生陰極和陽極反應。當金屬原子暴露在水中時,它們把電子交給氧分子,形成正金屬離子。這是陽極反應。產生的電子被陰極反應消耗掉。陰極反應和陽極反應發生的兩個地方,視情況而定,可近可遠。有些材料耐腐蝕,有些材料容易腐蝕。然而,腐蝕可以通過某些方法來防止。塗層是保護材料不受腐蝕的方法之一。這包括油漆、電鍍、在表面塗上瓷漆等。
生鏽
生鏽是一種化學過程,常見於含鐵的金屬。換言之,腐蝕過程發生在有鐵的地方,稱為生鏽。要發生生鏽,必須有一定的條件。在氧氣、水分或水的存在下,鐵發生這種反應,形成一系列氧化鐵。這種紅棕色的化合物被稱為鏽。因此,鐵鏽中含有水合鐵(III)氧化物Fe2O3·nH2O和氧化鐵(III)氫氧化物(FeO(OH)、Fe(OH)3)。如果生鏽從一個地方開始,它最終會擴散開來,整個金屬就會分解。不僅鐵,含鐵的金屬(合金)也會生鏽。
生鏽始於電子從鐵到氧的轉移。鐵原子轉移兩個電子形成鐵離子如下。
鐵→鐵2++2
氧通過在水存在下接受電子而形成氫氧化離子。
氧氣+4 e–+2 H2O→4 OH–
以上反應在酸的存在下加速。此外,當存在類似鹽的電解質時,反應進一步加強。鐵鏽中含有鐵(III)離子,因此生成的Fe2+經過氧化還原反應,得到如下所示的Fe3+。
4 Fe2++O2→4 Fe3++2 O2負極
Fe3+和Fe2+與水發生以下酸鹼反應。
Fe2++2 H2O⇌Fe(OH)2+2小時+
Fe3++3 H2O⇌Fe(OH)3+3小時+
最終形成一系列的鐵氧化物。
Fe(OH)2⇌FeO+H2O
Fe(OH)3⇌FeO(OH)+H2O
2 FeO(OH)⇌Fe2O3+H2O
腐蝕和生鏽有什麼區別?•生鏽是一種腐蝕。•當鐵或含有鐵的材料受到腐蝕時,稱為生鏽。•生鏽會產生一系列氧化鐵,而腐蝕會導致金屬的鹽或氧化物 |