Защо ръждив пирон, науката и живота

Кандидат на химическите науки Татяна Zimin.

Ръждив пирон, ръждясал мост ръждясал ограда, ръждясал кораб. Защо всички железни ръжди на, и какво точно е ръжда?

Боксит - боксит - се състои от алуминиев хидроксид, железни и силициеви оксиди. Външно, не е нищо подобно на алуминий

Фото Наталия Domrin.

Дори и за такъв прост въпрос, тъй като миене на мивки трябва да се работи разумно. Обширна хлътване и хлътва корозия на кухня мивка от неръждаема стомана, причинени от неправилна избор на почистващи препарати, които съдържат хлорни съединения.

Нека да си припомним къде е мястото на желязо или, например, алуминий. Правилно, те рудата стопилка -. Желязо, манган, магнезий, алуминий и други метали, които се съдържат в рудите главно под формата на оксиди, хидроксиди, карбонати, сулфиди, например под формата на химически съединения с кислород, вода, сяра и така нататък.

В природата, в метална, или свободен, може да основно само злато, платина, сребро понякога е възможно да се срещнат. Тези метали са стабилни, т.е. не се търси (търси или слабо), за да се образува химически съединения. Вероятно, те се наричат ​​благородна по тази причина.

Що се отнася до по-голямата част на метали, а след това, че те са в свободно състояние, те трябва да се възстанови руда от природни съединения, т.е. помирисВат. Оказва се, разтопи метал, ние го превежда от стабилно състояние на нестабилна. Така че той се опитва да се върне в първоначалното си състояние - окислява. Това е корозия - естествен процес фрактура на метали във взаимодействието с околната среда. Особен случай на корозия - ръждясване - образуване на желязо-железен хидроксид Fe (ОН) 3. Този процес може да се осъществи само в присъствието на влага (вода или водна пара).

Но защо тогава не се рушат овърнайт мостове, не се рушат незабавно самолети и автомобили? И котлите с тигани не се превръщат нашите очи в червено, черно или сиво прахообразно вещество. За щастие, реакциите на окисление на метала не са толкова бързи. Както при всеки процес, те отиват с определена скорост, понякога е много малка. Освен това, има много начини да се забавят корозията.

Ли забелязали, че на неръждаема стомана не е ръжда, въпреки че основата е същата желязо, което след окисление (в присъствието на вода или водна пара) се превръща в червена пухкав хидроксид. Има един трик: неръждаема стомана - сплав от желязо с други метали. Въведение в сплави метални елементи да се придаде различни свойства, наречени допинг.

Основният елемент за сплави, която се добавя към обикновената (въглерод) стомана, за да получите от неръждаема - хром. Този метал също има тенденция да се окисляват, което успешно се прави много по-лесно и по-бързо от самото желязо. По този начин по повърхността на неръждаема стомана бързо образува филм от хромов окис. За разлика от компактен насипно ръжда тъмно хромов окис предотвратява агресивни йони проникват среда към металната повърхност, т.е. просто оксид обхваща метална корозия и процесът приключва. Такава защитна оксид филм, наречен. На хром неръждаеми стомани трябва да бъде строго определено количество, но не по-малко от 13%. Освен хром от неръждаема стомана често се добавя към никел, молибден, ниобий и титан.

Благодарение на защитното фолио и много метали добри издържат на въздействието на различни среди. Вземете, например, алуминиев съд в варено мляко или вари каша. Обикновено такава тенджера не блести като хром или неръждаема стомана и е с малко по белезникав цвят. Фактът, че алуминий, както и други метали, въздухът винаги се образува белезникав оксид филм (алуминиев оксид), който напълно защита на метала от корозия. Такива филми се наричат ​​пасивни, и метали, които са спонтанно формира, - с Passivating. Ако алуминиево блюдо чист метал четка, плака изчезва и се появява на метален блясък. Но много бързо на повърхността отново покрита с алуминиев оксид филм и става белезникав.

Превод на метал в пасивно състояние може да бъде насилствено. Например, в допълнение да се изгладят nezaschitnyh железен хидроксид или ниски окиси (азотен оксид и смесен оксид) при определени условия образуват висока оксид - железен оксид (Fe2 О3). Това предпазва оксид на метала е лошо и неговите сплави при високи температури във въздуха, е (един от неговите форми) "отговорен", според експерти, с пасивно състояние железни сплави в много водни среди.

Стабилност на неръждаема стомана в силна сярна киселина се свързва с пасивиране на стомана в тази силно агресивна среда. Ако се поставя в стоманена слаб разтвор на сярна киселина неръждаема стомана, стомана започва да корозират. Парадоксално е лесно да се обясни: силна сярна киселина има силни окислителни свойства, при което върху повърхността на неръждаема стомана се образува пасивация филм, и се образува слаба киселина.

Когато агресивна среда е недостатъчна "окисляване" с помощта на специални химически добавки, които спомагат образуването на пасивен филм на повърхността на метала. Такива добавки са наречени инхибитори или инхибитори на корозията.

Не всички метали, могат да образуват пасивен филм, дори и със сила. В този случай, добавянето на инхибитора в агресивна среда, за разлика, запазва метал в "оползотворяване" условия, при които се потиска неговото окисление (е енергично неблагоприятни).

Изкуствено се поддържа метала в "възстановяване" условията възможни и по никакъв друг начин, не винаги имат възможност за добавяне на инхибитор. Вземете, например, конвенционален поцинкована кофа. Тя е изработена от въглеродна стомана, покрита с горен слой от цинк. Цинк - по-активен метал от желязо, то е по-вероятно да влиза в химични реакции. Ето защо, цинк не е просто механично изолира стомана кофа върху околната среда, но също така и "е на самия пожар", т.е. разяжда вместо желязо.

Често по подобен начин за защита на дъното на кораба. Само те не са покрити с непрекъснат слой от цинк, манган или алуминий - това ще бъде изключително скъпо и трудно, и е прикрепена към долната част на твърда активна метал (протектора). В резултат на това на протектора е унищожена, а в долната част на кораба остана невредим.

За подземни комуникации "възстановително" условия, произведени чрез електрохимична защита на защитеното метал се прилагат към потенциала на отрицателен (катод) от външен източник на захранване, така че процесът на окисляване метал се прекратява.

Но защо е необходимо толкова много сложни начини за защита на метали? Не можеш ли просто да рисувам метала или емайла постави върху него?

На първо място, всички боята е невъзможно. И второ ... Вземете за пример емайла тиган или кола. Ако тенджерата е взет от ръцете, с трясък пада на пода и otshibot момента емайлиран фланг, а след това отцепила емайл е зейналата "черно око", краищата на която постепенно боядисани в издайнически червено - разцепване, покрити с ръжда. Не е по-добра съдба очаква колата, когато изведнъж му лак страна (а често и на кръстовището с дъното) представлява малък отвор в слоя лак. Този канал продължават към корпуса корозионни агенти - вода, въздух, кислород, сяра съединения, соли - веднага изтича и тялото започва да ръжда. Това е собствениците на автомобили да направят допълнителни антикорозионна обработка.

Така че може би корозия на метала проблемът е решен? Уви, това не е толкова просто. Всички корозионни устойчиви сплави само в някои среди и условия, за които те са предназначени. Например, повечето неръждаеми стомани отлична издържат на киселини, основи и много "не обичат" хлориди, в които те често са подложени на местни форми на корозия - язва, хлътва и междукристална. Това е един много коварен корозивен унищожение. Изграждане на един красив, лъскав метал без намек за ръжда може да се разпадне веднъж или да се разпадне. Всички въпроса в най-малката точка, но много дълбоки поражения. Или в микропукнатини, които не са видими за окото на повърхността, но проникват почти всички дебелината метал. Не по-малко опасно за много сплави, това не е предмет на обща корозия, така наречените стрес корозия напукване, когато изведнъж дизайна прониква огромна пукнатина. Това се случва с метали, изпитват продължителни механични натоварвания - в самолети и хеликоптери, в различни механизми и съоръжения.

Crash влакове, самолети падат, унищожаване на мостове, емисии и разливи на нефтопроводи - причината за подобни бедствия често става корозирали. За да го укроти, все още има много да се запознаят с най-сложни природни процеси, които се случват около нас.