قیمت نبشی سطح بیرونی آهن ابتدا در مجاورت هوای مرطوب زنگ می زند و لایه ای از اکسید آهن هیدراته (زنگ) روی سطح رسوب می کند. این لایه ظریف و متخلخل است و اگر خیلی ضخیم شود ممکن است از بین برود. پایین ترین لایه های آهن در معرض محیط قرار گرفته و باعث زنگ زدگی آنها می شود. با ادامه این فرآیند، آهن در نهایت قدرت خود را از دست می دهد. فرآیند زنگ زدن آهن چگونه است؟ زنگ زدگی آهن یک واکنش اکسیداسیون است. در طول زنگ زدگی، آهن در حضور آب با اکسیژن هوا ترکیب می شود و Fe2O3.xH2O، یک اکسید آهن هیدراته (III) تولید می کند. به این اکسید آهن هیدراته (Ill) زنگ می گویند. زنگ تا حد زیادی اکسید آهن هیدراته (III) Fe2O3.xH2O در نتیجه است. رنگ زنگ قرمز مایل به قهوه ای است. همه ما متوجه زنگ قهوه ای مایل به قرمز روی میخ های آهنی، پیچ ها، لوله ها و نرده ها شده ایم. هنگامی که در معرض هوای مرطوب قرار می گیرد، نه تنها آهن، بلکه فولاد نیز زنگ می زند. از طرف دیگر فولاد نسبت به آهن در برابر زنگ زدگی مقاوم تر است. زنگ زدن آهن یک تغییر شیمیایی است زنگ زمانی ایجاد می شود که آهن (یا آلیاژی از آهن) در مجاورت رطوبت در معرض اکسیژن قرار گیرد. این واکنش آنی نیست. بلکه در یک دوره زمانی طولانی اتفاق می افتد. اکسیدهای آهن زمانی تشکیل می شوند که اتم های اکسیژن با اتم های آهن ترکیب شوند. در نتیجه پیوند بین اتم های آهن در جسم/ساختار ضعیف می شود. حالت اکسیداسیون آهن در نتیجه واکنش زنگ زدگی افزایش می یابد که به دنبال آن الکترون از بین می رود. زنگ در درجه اول از دو نوع اکسید آهن تشکیل شده است که در حالت اکسیداسیون اتم آهن متفاوت است. اینها اکسیدها هستند: اکسید آهن (II) با نام اکسید آهن نیز شناخته می شود. این ماده دارای حالت اکسیداسیون 2+ و فرمول شیمیایی FeO است. اکسید آهن (III) که اغلب به عنوان اکسید آهن شناخته می شود، ترکیبی است که در آن اتم آهن دارای حالت اکسیداسیون +3 است. Fe2O3 فرمول شیمیایی این ماده است. هنگامی که آب وجود دارد، اتم اکسیژن حالت اکسیداسیون آهن را افزایش می دهد. 4Fe2+ + O2 → 4Fe3+ + 2O2- کاتیون های آهن و مولکول های آب اکنون تحت واکنش های اسید-باز زیر قرار می گیرند. Fe2+ + 2H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2H+ Fe3+ + 3H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3H+ واکنش مستقیم بین کاتیون های آهن و یون های هیدروکسید نیز باعث تولید هیدروکسید آهن می شود. O2 + H2O + 4e– → 4OH– Fe2+ + 2OH– → Fe(OH)2 Fe3+ + 3OH– → Fe(OH)3 هیدروکسیدهای آهنی که به وجود می آیند اکنون کم آب شده اند و اکسیدهای آهنی را تولید می کنند که زنگ زدگی را تشکیل می دهند. بسیاری از فرآیندهای شیمیایی در این فرآیند دخیل هستند که برخی از آنها در زیر آورده شده است. Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O 4Fe(OH)2 + O2 + xH2O → 2Fe2O3.(x+4)H2O Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O\ همه واکنش های شیمیایی ذکر شده در بالا یک ویژگی مشترک دارند: همه آنها به حضور آب و اکسیژن نیاز دارند. در نتیجه، مقدار اکسیژن و آب اطراف فلز را می توان برای جلوگیری از زنگ زدگی محدود کرد. آهن یک عامل کاهنده است، اما اکسیژن یک عامل اکسید کننده عالی است. وقتی اتم آهن در معرض اکسیژن قرار می گیرد، به راحتی الکترون می دهد. واکنش شیمیایی به شرح زیر است: Fe → Fe2+ + 2e– شرایط لازم برای زنگ زدن آهن عبارتند از: عوامل زیادی در زنگ زدن آهن نقش دارند، از جمله میزان رطوبت موجود در هوا و PH محیط اطراف. در ادامه به تعدادی از این عناصر اشاره شده است. رطوبت: در دسترس بودن آب در محیط، خوردگی آهن را محدود می کند. شایع ترین علت زنگ زدگی قرار گرفتن در معرض باران است. اگر PH محیط اطراف فلز پایین باشد، فرآیند زنگ زدگی تسریع می شود. وقتی آهن در معرض باران اسیدی قرار می گیرد، سریعتر زنگ می زند. خوردگی آهن با pH بالاتر کند می شود. به دلیل وجود املاح مختلف در آب، آهن سریعتر زنگ می زند. بسیاری از یون های موجود در آب شور فرآیند زنگ زدگی را از طریق فرآیندهای الکتروشیمیایی سرعت می بخشند. ناخالصی: آهن خالص در مقایسه با آهن دارای انواع فلزات کندتر زنگ می زند. اندازه جسم آهنی نیز می تواند بر سرعت زنگ زدگی آن تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، یک جسم بزرگ آهنی احتمالاً به دلیل فرآیند ذوب دارای نقص های جزئی است. این نقص ها بستری را برای حملات محیطی به فلز فراهم می کند.
قیمت نبشی سطح بیرونی آهن ابتدا در مجاورت هوای مرطوب زنگ می زند و لایه ای از اکسید آهن هیدراته (زنگ) روی سطح رسوب می کند. این لایه ظریف و متخلخل است و اگر خیلی ضخیم شود ممکن است از بین برود. پایین ترین لایه های آهن در معرض محیط قرار گرفته و باعث زنگ زدگی آنها می شود. با ادامه این فرآیند، آهن در نهایت قدرت خود را از دست می دهد. فرآیند زنگ زدن آهن چگونه است؟ زنگ زدگی آهن یک واکنش اکسیداسیون است. در طول زنگ زدگی، آهن در حضور آب با اکسیژن هوا ترکیب می شود و Fe2O3.xH2O، یک اکسید آهن هیدراته (III) تولید می کند. به این اکسید آهن هیدراته (Ill) زنگ می گویند. زنگ تا حد زیادی اکسید آهن هیدراته (III) Fe2O3.xH2O در نتیجه است. رنگ زنگ قرمز مایل به قهوه ای است. همه ما متوجه زنگ قهوه ای مایل به قرمز روی میخ های آهنی، پیچ ها، لوله ها و نرده ها شده ایم. هنگامی که در معرض هوای مرطوب قرار می گیرد، نه تنها آهن، بلکه فولاد نیز زنگ می زند. از طرف دیگر فولاد نسبت به آهن در برابر زنگ زدگی مقاوم تر است. زنگ زدن آهن یک تغییر شیمیایی است زنگ زمانی ایجاد می شود که آهن (یا آلیاژی از آهن) در مجاورت رطوبت در معرض اکسیژن قرار گیرد. این واکنش آنی نیست. بلکه در یک دوره زمانی طولانی اتفاق می افتد. اکسیدهای آهن زمانی تشکیل می شوند که اتم های اکسیژن با اتم های آهن ترکیب شوند. در نتیجه پیوند بین اتم های آهن در جسم/ساختار ضعیف می شود. حالت اکسیداسیون آهن در نتیجه واکنش زنگ زدگی افزایش می یابد که به دنبال آن الکترون از بین می رود. زنگ در درجه اول از دو نوع اکسید آهن تشکیل شده است که در حالت اکسیداسیون اتم آهن متفاوت است. اینها اکسیدها هستند: اکسید آهن (II) با نام اکسید آهن نیز شناخته می شود. این ماده دارای حالت اکسیداسیون 2+ و فرمول شیمیایی FeO است. اکسید آهن (III) که اغلب به عنوان اکسید آهن شناخته می شود، ترکیبی است که در آن اتم آهن دارای حالت اکسیداسیون +3 است. Fe2O3 فرمول شیمیایی این ماده است. هنگامی که آب وجود دارد، اتم اکسیژن حالت اکسیداسیون آهن را افزایش می دهد. 4Fe2+ + O2 → 4Fe3+ + 2O2- کاتیون های آهن و مولکول های آب اکنون تحت واکنش های اسید-باز زیر قرار می گیرند. Fe2+ + 2H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2H+ Fe3+ + 3H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3H+ واکنش مستقیم بین کاتیون های آهن و یون های هیدروکسید نیز باعث تولید هیدروکسید آهن می شود. O2 + H2O + 4e– → 4OH– Fe2+ + 2OH– → Fe(OH)2 Fe3+ + 3OH– → Fe(OH)3 هیدروکسیدهای آهنی که به وجود می آیند اکنون کم آب شده اند و اکسیدهای آهنی را تولید می کنند که زنگ زدگی را تشکیل می دهند. بسیاری از فرآیندهای شیمیایی در این فرآیند دخیل هستند که برخی از آنها در زیر آورده شده است. Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O 4Fe(OH)2 + O2 + xH2O → 2Fe2O3.(x+4)H2O Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O\ همه واکنش های شیمیایی ذکر شده در بالا یک ویژگی مشترک دارند: همه آنها به حضور آب و اکسیژن نیاز دارند. در نتیجه، مقدار اکسیژن و آب اطراف فلز را می توان برای جلوگیری از زنگ زدگی محدود کرد. آهن یک عامل کاهنده است، اما اکسیژن یک عامل اکسید کننده عالی است. وقتی اتم آهن در معرض اکسیژن قرار می گیرد، به راحتی الکترون می دهد. واکنش شیمیایی به شرح زیر است: Fe → Fe2+ + 2e– شرایط لازم برای زنگ زدن آهن عبارتند از: عوامل زیادی در زنگ زدن آهن نقش دارند، از جمله میزان رطوبت موجود در هوا و PH محیط اطراف. در ادامه به تعدادی از این عناصر اشاره شده است. رطوبت: در دسترس بودن آب در محیط، خوردگی آهن را محدود می کند. شایع ترین علت زنگ زدگی قرار گرفتن در معرض باران است. اگر PH محیط اطراف فلز پایین باشد، فرآیند زنگ زدگی تسریع می شود. وقتی آهن در معرض باران اسیدی قرار می گیرد، سریعتر زنگ می زند. خوردگی آهن با pH بالاتر کند می شود. به دلیل وجود املاح مختلف در آب، آهن سریعتر زنگ می زند. بسیاری از یون های موجود در آب شور فرآیند زنگ زدگی را از طریق فرآیندهای الکتروشیمیایی سرعت می بخشند. ناخالصی: آهن خالص در مقایسه با آهن دارای انواع فلزات کندتر زنگ می زند. اندازه جسم آهنی نیز می تواند بر سرعت زنگ زدگی آن تأثیر بگذارد. به عنوان مثال، یک جسم بزرگ آهنی احتمالاً به دلیل فرآیند ذوب دارای نقص های جزئی است. این نقص ها بستری را برای حملات محیطی به فلز فراهم می کند.
