Rez Je to červenohnědá skvrna, která se objevuje na železných nebo železných površích, když jsou vystaveny vzduchu a vlhkosti. Protože kovové železo je nestabilní ve styku se vzduchem, vzniká oxidací kovového železa na oxidy nebo hydroxidy železa, běžně představované chemickým vzorcem FeOOH.
Rez je pro společnost velkým problémem, protože výrazně poškozuje struktury jako např mosty, budovy, vozidla, motory, mimo jiné, vyžadující velké náklady na opravy a údržba. Rez je druh koroze, spontánní jev destrukce kovů a slitin. V současné době se ke snížení dopadů tvorby rzi používá několik technik, jako je galvanizace.
Přečtěte si také: Jak souvisí slaný vzduch s korozí kovů?
Témata tohoto článku
- 1 - Souhrn o rzi
- 2 - Co způsobuje rez?
- 3 - Jak vzniká rez?
- 4 - Druhy rzi
- 5 - Chemické složení rzi
- 6 - Následky rzi
- 7 - Jak se vyhnout rzi?
- 8 - Jaký je rozdíl mezi rzí a korozí?
shrnutí rzi
Rez se vyznačuje červenohnědými skvrnami, které se tvoří na železných površích a slitinách železa, které jsou v kontaktu se vzduchem a vlhkostí.
Rez vzniká, když se železo, které je nestabilní v přítomnosti vzdušného kyslíku, oxiduje na oxidy a hydroxidy železa.
Může být reprezentován obecným chemickým vzorcem FeOOH.
Hlavní složkou rzi je hydratovaný oxid železitý, Fe2Ó3∙H2Ó.
Rez je pro země a společnosti velkým problémem, protože náklady na údržbu a opravy jsou vysoké.
Způsobuje velké strukturální dopady, protože mechanicky oslabuje kovové konstrukce.
Existují techniky pro snížení nebo zmírnění rzi, jako je katodická ochrana a galvanizace.
Tvorba rzi je druh koroze.
Co způsobuje rez?
Rez je a červenohnědé skvrny, které se objevují na kovových površích, konkrétněji na železe a slitinách železa, když jsou vystaveny atmosféře nebo ponořeny do přírodních vod. V tom případě, kovové železo (Fe) se oxiduje na směs oxidů (Fe2Ó3∙H2O a Fe3Ó4) a hydroxidy (Fe(OH)2, Fe(OH)3) železa, které jsou také běžně reprezentovány vzorcem FeOOH, který se snaží kondenzovat všechny železné fáze přítomné v rzi.
Proces, který způsobuje rez, je chemicky známý jako koroze., důsledek působení prostředí na materiál, vedoucího k jeho znehodnocení, počínaje jeho povrchem.
Nepřestávej teď... Po publicitě je toho víc ;)
Jak vzniká rez?
Kovové železo je termodynamicky nestabilní v přítomnosti plynného kyslíku., který tvoří asi 20 % naší atmosféry a je prostředím, ve kterém je takový kov nejčastěji vystaven.
Za těchto podmínek jeho oxid tvoří FeO (oxid železa II), Fe2Ó3 (oxid železitý) a Fe3Ó4 (oxid železa II, III). Přítomnost vody činí médium ještě agresivnějším a podporuje tvorbu rzi (FeOOH). Stejně jako zásadité soli a hydroxidy potřebují ke svému vzniku vodu, vodu potřebuje i rez, směs oxidů a hydroxidů, čímž je role relativní vlhkosti jasná:
4 Fe3Ó4 (s) + O2 (g) + 6H2O (l) → 12 FeOOH (s)
V oblastech s vysokou relativní vlhkostí vzduchu je běžná tvorba tzv. korozního hromady., v důsledku tvorby vrstvy vody, která kondenzuje (zkapalňuje) na kovovém povrchu zcela nebo částečně.
V tomto případě musíme věnovat pozornost standardním redukčním potenciálům příslušných druhů:
Víra2+ (aq)/Fe (s): E° = –0,44 V
Víra3+ (zde)/Fe2+ (aq): E° = 0,77 V
Ó2 (g)/OH– (aq): E° = 0,82 V
Hodnoty to ukazují Proces, při kterém se Fe oxiduje kyslíkem, je chemicky spontánní.2 rozpuštěné ve vodě, protože železo má nižší standardní redukční potenciál. Proto musíme:
Fe(y) → Fe2+ (aq) + 2 and–
Ó2 (g) + 2H20(1) + 4 and– → 4OH– (tady)
Stručně, Tvorba rzi může být dána jako:
2 Fe2+ (aq) + O2 (g) + 4 OH– (aq) -> 2 FeOOH (s) + 2 H2O(l)
Přestože je koncentrace kyslíku ve vzduchu konstantní, jeho rozpustnost ve vodě je nízká (1,4 x 10–3 mol. L–1 H2O při 20 °C), který se rychle spotřebovává na povrchu oceli (slitina kovů složená převážně ze železa a uhlíku). Přestože je tento kyslík neustále doplňován vzduchem, musí v každém okamžiku procházet vrstvou silnější vrstva rzi, aby znovu zasáhla ocel, což časem zpomaluje rychlost rzi. koroze.
druhy rzi
Rez se bude lišit barvou v závislosti na množství kyslíku a vlhkosti.
Červená rez: bohaté na Fe2Ó3∙H2O (hydratovaný oxid železitý) se vyskytuje v prostředí s vysokým okysličením a vlhkostí, je nejběžnější formou, tvoří se rovnoměrně.
Žlutá rez: bohaté na FeO(OH)H2O (nebo Fe(OH)3), se vyskytuje v prostředí s vysokou vlhkostí, obvykle v kovech s velkým množstvím stojaté vody, jako jsou umyvadla a vany.
černá rez: bohaté na Fe3Ó4se vyskytuje v prostředí s nízkou koncentrací kyslíku a mírnou vlhkostí. Objevuje se jako černé skvrny, nevzniká rychle, a proto je snadné s ním bojovat.
hnědá rez: bohaté na Fe2Ó3, se vyskytuje v prostředí s vysokou koncentrací kyslíku a nízkou vlhkostí (i bez). Z tohoto důvodu se jedná o mnohem sušší typ rzi, která se nevyskytuje rovnoměrně, ale v určitých místech na povrchu.
Viz také: Jaké jsou druhy koroze?
Chemické složení rzi
Běžně se to říká Rez se skládá z hydratovaného oxidu železitého (Fe2Ó3∙H2O), ale lze pochopit, že v jeho složení jsou přítomny jiné druhy železa. jako železo je to kov málo stabilní ve styku se vzdušným kyslíkem, je normální, že části tohoto kovu tvoří tenkou vrstvu Fe3Ó4 (magnetit) na jeho povrchu. Neustálým kontaktem s kyslíkem ve vzduchu a vlhkostí vznikají další oxidované látky, jako je FeOOH, v krystalických formách α-FeOOH (goethit) a γ-FeOOH (lepidokrocit). Tyto druhy se překrývají ve vrstvách podél rzi.
následky rzi
Proces tvorby rzi spadá do oblasti koroze., problém s velkým dopadem na ekonomiky průmyslových a rozvinutých zemí.
Odhaduje se, že asi 30 % světové produkce železa a oceli je ztraceno korozí., náklady, které mohou odpovídat 1 až 5 % HDP zemí. V roce 2019 například Brazílie utratila přibližně 290 miliard BRL (asi 4 % svého HDP) na údržbu koroze.
Náklady na údržbu konstrukcí jsou nezbytné, protože výměna může být dražší a navíc rez způsobuje vážné poškození bezpečnosti konstrukce. Při oxidaci ztrácí kov své dobré mechanické vlastnosti. Vzniklé oxidy jsou obecně křehké a mohou ohrozit součásti, struktury a zařízení. Nejen, že mohou také kontaminovat zabalený produkt, pokud se jedná například o potraviny.
Kromě přímých nákladů na výměnu a údržbu zrezivělých dílů, rez může přinést i nepřímé problémy. Konstrukce, jako je most nebo nadjezd, které je třeba uzavřít kvůli údržbě, může způsobit velké narušení pohybu lidí, což ovlivňuje komunity a pracovní rutinu. Zrezivělé stroje mohou ztrácet účinnost nebo mohou být odstraněny z výrobní linky kvůli údržbě, čímž se snižuje produktivita.
Jak se vyhnout rzi?
V současné době již existují antioxidační nebo antikorozní techniky, které drasticky snižují tvorbu rzi na kovových dílech. Mezi nimi můžeme vyzdvihnout některé, jako např katodická a anodická ochrana, antikorozní povlaky a inhibitory koroze.
Při katodické ochraně je požadovaný kov chráněn kovem se snazší oxidací (s nižším redukčním potenciálem) vloženým do jeho struktury, což dává vzniknout galvanickému článku. Tímto způsobem vložený kov působí jako anoda, oxiduje a poté chrání zájmovou kovovou strukturu, která působí jako katoda a zůstává ve své redukované (kovové) formě. Vložená anoda je v této technice běžně známá jako „obětní kov“ právě proto, že oxiduje místo jiné anody.
Použití nátěrů zabraňuje kontaktu kovové konstrukce s oxidačním prostředím a vytváří tak bariéru, která zabrání nebo dokonce zabrání vzniku rzi. Příkladem jsou epoxidové barvy a červené olovo, které mimo jiné chrání potrubí, zábradlí, brány. Dalším známým povlakem je galvanizace, která spočívá v potažení železného kusu méně ušlechtilým kovem. To je případ pozinkovaných šroubů, u kterých je železná konstrukce potažena zinkovým kovem.
Inhibitory koroze jsou chemické látky organické nebo anorganické povahy, které se přidávají do prostředí, aby se zabránilo procesu tvorby rzi. Cílem je vytvářet v médiu produkty, které tvoří ochranné filmy a působí jako bariéra pro kov, což ztěžuje kontakt s oxidačním médiem. Chcete-li se dozvědět více o způsobech, jak zabránit korozi, klikněte tady.
Jaký je rozdíl mezi rzí a korozí?
Rez je vlastně látka vznikající při procesu koroze železa a jeho slitin, jako je ocel. Koroze je širší, protože se týká všech procesů samovolné destrukce kovů a slitin, způsobené chemickými, biochemickými a elektrochemickými interakcemi mezi kovy a slitinami s prostředím životní prostředí. Při korozi se kovy přeměňují na termodynamicky stabilnější sloučeniny, jako jsou oxidy, hydroxidy, soli nebo uhličitany. Proto to můžeme říci tvorba rzi je jedním z procesů koroze.
Někteří autoři říkají, že rez je důsledkem procesu mokré koroze nebo koroze elektrochemie, protože k takovému procesu je zapotřebí přítomnost vody, a to se děje spontánně.
Prameny
AZ RUST. Co je to rez a nejběžnější typy rzi. AZ Rust, c2023. K dispozici v: https://azrust.com/what-is-rust/.
CARNEIRO, C. Výdaje na omezení koroze oceli mají dopad na 4 % brazilského HDP. SEGS, 2022. K dispozici v: https://www.segs.com.br/mais/economia/338194-gastos-para-conter-corrosao-do-aco-impactam-4-do-pib-brasileiro.
POVRCHOVÉ TECHNOLOGIE CURTISS-WRIGHT. Typy rzi a jak může povrchová úprava kovu pomoci zabránit oxidaci. Curtiss-Wright Surface Technologies, 2020. K dispozici v: https://www.cwst.co.uk/types-of-rusting-and-how-metal-surface-treatment-can-help-prevent-oxidation/.
MERCIER, J. P.; ZAMBELLI, G.; KURZ, W. Koroze, degradace a stárnutí. V: Úvod do nauky o materiálech, P. 379-399, 2002.
MERÇON, F.; GUIMARÃES, P. i. W.; MAINER, F. B. Koroze: Obvyklý příklad chemického jevu. Nová chemie ve škole. n. 19, 2004. K dispozici v: http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc19/a04.pdf.
POPOV, nar. Ne. Korozní inženýrství: Principy a řešené problémy. Oxford: Elsevier, 2015.
SILVA, m. proti. F.; PEREIRA, M. W.; CODARO, E. N.; ACCIARI, H. A. Koroze uhlíkové oceli: každodenní přístup ve výuce chemie. Nová chemie, v. 38, č. 2, str. 293-296, 2015. K dispozici v: https://s3.sa-east-1.amazonaws.com/static.sites.sbq.org.br/quimicanova.sbq.org.br/pdf/v38n2a22.pdf.
Autor: Stefano Araujo Novais
Učitel chemie
Ke korozi kovů, především železa, dochází při elektrochemických procesech oxidačně-redukčních reakcí.
Pochopte, proč mořský vzduch v pobřežních oblastech přispívá ke korozi kovových konstrukcí.
Výhody a škody způsobené kyslíkem.
Ochrana proti korozi železa může být provedena barvami, speciální ocelí nebo katodickou ochranou.
Vědět, co znamená pojem koroze a jaký je rozdíl mezi chemickou, elektrochemickou a elektrolytickou korozí.
