Руст То је црвенкасто-браон мрља која се појављује на гвозденим или гвозденим површинама када су изложене ваздуху и влази. Пошто је метално гвожђе нестабилно у контакту са ваздухом, настаје оксидацијом металног гвожђа у оксиде или хидроксиде гвожђа, који се обично представљају хемијском формулом ФеООХ.
Рђа је велики проблем за друштво јер значајно оштећује структуре као нпр мостове, зграде, возила, моторе, између осталог, захтевају велике трошкове са поправком и одржавање. Рђа је врста корозије, спонтана појава разарања метала и легура. Тренутно се неколико техника, као што је галванизација, користи за смањење утицаја стварања рђе.
Прочитајте такође: Како је слани ваздух повезан са корозијом метала?
рђе резиме
Рђу карактеришу црвенкасто-браон мрље које се формирају на гвозденим површинама и легурама гвожђа које су у контакту са ваздухом и влагом.
Рђа се формира када се гвожђе, које је нестабилно у присуству атмосферског кисеоника, оксидира у оксиде и хидроксиде гвожђа.
Може се представити општом хемијском формулом ФеООХ.
Главна компонента рђе је хидратисани оксид гвожђа ИИИ, Фе2О3∙Х2О.
Рђа је велики проблем за земље и компаније, јер су трошкови одржавања и поправке високи.
Изазива велике структурне ударе, јер механички слаби металне структуре.
Постоје технике за смањење или ублажавање рђе, као што су катодна заштита и галванизација.
Формирање рђе је врста корозије.
Шта узрокује рђу?
Рђа је а црвенкасто-браон мрља која се појављује на металним површинама, тачније на гвожђу и легурама гвожђа, када су изложене атмосфери или потопљене у природне воде. У том случају, метално гвожђе (Фе) се оксидује у смешу оксида (Фе2О3∙Х2О и Фе3О4) и хидроксиди (Фе(ОХ)2, Фе(ОХ)3) гвожђа, који су такође уобичајено представљени формулом ФеООХ, која настоји да кондензује све фазе гвожђа присутне у рђи.
Процес који узрокује рђу је хемијски познат као корозија., последица деловања средине на материјал, доводећи до његовог пропадања, почев од његове површине.
Како настаје рђа?
Метално гвожђе је термодинамички нестабилно у присуству гаса кисеоника., који чини око 20% наше атмосфере и представља медијум у коме је такав метал најчешће изложен.
Под овим условима, његов оксид формира ФеО (оксид гвожђа ИИ), Фе2О3 (оксид гвожђа ИИИ) и Фе3О4 (Гвожђе ИИ, ИИИ оксид). Присуство воде чини медијум још агресивнијим, фаворизујући стварање рђе (ФеООХ). Баш као што је базичним солима и хидроксидима потребна вода за њихово формирање, рђе, мешавине оксида и хидроксида, такође је потребна вода, чинећи улогу релативне влажности јасном:
4 Фе3О4 (с) + О2 (г) + 6Х2О (л) → 12 ФеООХ (с)
У регионима високе релативне влажности ваздуха уобичајено је формирање такозване корозивне гомиле., услед формирања слоја воде који се кондензује (утечњује) на површини метала у целини или делимично.
У овом случају, морамо обратити пажњу на стандардне потенцијале редукције укључених врста:
Фаитх2+ (ак)/Фе (с): Е° = –0,44 В
Фаитх3+ (овде)/Фе2+ (ак): Е° = 0,77 В
О2 (г)/ОХ– (ак): Е° = 0,82 В
Вредности то показују Процес у коме се Фе оксидује О је хемијски спонтан.2 растворен у води, пошто гвожђе има мањи потенцијал редукције стандарда. Стога, морамо да:
Фе(с) → Фе2+ (ак) + 2 и–
О2 (г) + 2Х2О(л) + 4 и– → 4ОХ– (овде)
Укратко, Формирање рђе може се дати као:
2 Фе2+ (ак) + О2 (г) + 4 ОХ– (ак) → 2 ФеООХ (с) + 2 Х2О(л)
Иако је концентрација кисеоника у ваздуху константна, његова растворљивост у води је ниска (1,4 к 10–3 мол. Л–1 Х2О на 20 °Ц), који се брзо троши на површини челика (легура метала састављена углавном од гвожђа и угљеника). Иако се стално допуњује ваздухом, овај кисеоник у сваком тренутку мора да прође кроз слој дебљи слој рђе да поново удари у челик, што успорава брзину рђе током времена. корозија.
врсте рђе
Рђа ће варирати у боји у зависности од количине кисеоника и влаге.
Црвена рђа: богат Фе2О3∙Х2О (хидратисани оксид гвожђа ИИИ), јавља се у срединама са високом оксигенацијом и влажношћу, као најчешћи облик, који се формира једнолично.
жута рђа: богат ФеО(ОХ)Х2О (или Фе(ОХ)3), јавља се у окружењима са високом влажношћу, обично у металима који се налазе у великим количинама стајаће воде, као што су у близини лавабоа и каде.
црна рђа: богат Фе3О4, јавља се у срединама ниске концентрације кисеоника и умерене влажности. Појављује се као црне мрље, не настају брзо, па је стога лако борити се.
смеђа рђа: богат Фе2О3, јавља се у срединама са високом концентрацијом кисеоника и ниском влажношћу (чак и без). Због тога је то много сувљи тип рђе, који се не јавља равномерно, већ на одређеним местима на површини.
Погледајте такође: Које су врсте корозије?
Хемијски састав рђе
Обично се тако каже Рђа се састоји од хидратисаног оксида гвожђа ИИИ (Фе2О3∙Х2О), али се може разумети да су у његовом саставу присутне и друге врсте гвожђа. као гвожђе то је метал мало стабилан у контакту са кисеоником у ваздуху, нормално је да делови овог метала формирају танак слој Фе3О4 (магнетит) на његовој површини. Стални контакт са кисеоником у ваздуху и влажношћу доводи до појаве других оксидованих врста, као што је ФеООХ, у кристалним облицима α-ФеООХ (гетит) и γ-ФеООХ (лепидокроцит). Ове врсте се преклапају у слојевима дуж рђе.
последице рђе
Процес стварања рђе је у оквиру корозије., проблем од великог утицаја на привреде индустријализованих и развијених земаља.
Процењује се да је око 30% светске производње гвожђа и челика изгубљено због корозије., трошак који може одговарати 1 до 5% БДП-а земаља. У 2019, на пример, Бразил је потрошио око 290 милијарди БРЛ (око 4% свог БДП-а) на одржавање корозије.
Трошкови одржавања конструкција су неопходни, јер замена може бити скупља, а поред тога, рђа изазива озбиљну штету по сигурност конструкције. Приликом оксидације метал губи своја добра механичка својства. Настали оксиди су генерално крти и могу да угрозе делове, структуре и опрему. Не само то, они такође могу контаминирати упаковани производ, ако је ово, на пример, храна.
Поред директних трошкова замене и одржавања зарђалих делова, рђе такође може донети индиректне проблеме. Структура као што је мост или надвожњак, који треба да се затвори ради одржавања, може изазвати велике сметње у кретању људи, утичући на заједнице и радну рутину. Зарђале машине могу изгубити ефикасност или бити уклоњене са производне линије ради одржавања, чиме се смањује продуктивност.
Како избећи рђу?
Тренутно већ постоје антиоксидативне или антикорозивне технике које драстично смањују стварање рђе на металним деловима. Међу њима можемо издвојити неке, као нпр катодна и анодна заштита, антикорозивни премази и инхибитори корозије.
У катодној заштити, метал од интереса је заштићен металом лакше оксидације (нижег редукционог потенцијала) уметнутим у његову структуру, чиме настаје галванска ћелија. На овај начин уметнути метал делује као анода, оксидира, а затим штити металну структуру од интереса, која делује као катода и остаје у редукованом (металном) облику. Уметнута анода је у овој техници опште позната као „жртвени метал“, управо зато што оксидира уместо друге.
Употреба премаза спречава металну структуру да дође у контакт са оксидативним окружењем, стварајући тако баријеру која ће ометати или чак спречити стварање рђе. Пример су епоксидне боје и црвено олово, који штите цеви, ограде, капије, између осталог. Други познати премаз је галванизација, која се састоји у премазивању комада гвожђа мање племенитим металом. Ово је случај поцинкованих вијака, код којих је гвоздена конструкција обложена металом цинка.
Инхибитори корозије су хемијске супстанце, органске или неорганске природе, које се додају у животну средину како би се спречио процес стварања рђе. Идеја је да се у медијуму генеришу производи који формирају заштитне филмове и делују као баријера за метал, отежавајући контакт са оксидационим медијумом. Да бисте сазнали више о начинима за спречавање рђе, кликните овде.
Која је разлика између рђе и корозије?
Рђа је заправо супстанца настала током процеса корозије гвожђа и његових легура, као што је челик. Корозија је шира, јер се односи на све процесе спонтаног разарања метала и легура, узроковане хемијским, биохемијским и електрохемијским интеракцијама између метала и легура са околином Животна средина. Током корозије, метали се претварају у термодинамички стабилнија једињења као што су оксиди, хидроксиди, соли или карбонати. Стога, можемо то рећи стварање рђе је један од процеса корозије.
Неки аутори кажу да је рђа последица процеса влажне корозије или корозије електрохемије, пошто је за такав процес потребно присуство воде и то се дешава спонтано.
Извори
АЗ РУСТ. Шта је рђа и најчешћи типови рђе. АЗ Руст, ц2023. Доступна у: https://azrust.com/what-is-rust/.
ЦАРНЕИРО, Ц. Потрошња за сузбијање корозије челика утиче на 4% бразилског БДП-а. СЕГС, 2022. Доступна у: https://www.segs.com.br/mais/economia/338194-gastos-para-conter-corrosao-do-aco-impactam-4-do-pib-brasileiro.
ЦУРТИСС-ВРИГХТ СУРФАЦЕ ТЕЦХНОЛОГИЕС. Врсте рђе и како обрада металне површине може помоћи у спречавању оксидације. Цуртисс-Вригхт Сурфаце Тецхнологиес, 2020. Доступна у: https://www.cwst.co.uk/types-of-rusting-and-how-metal-surface-treatment-can-help-prevent-oxidation/.
МЕРЦИЕР, Ј. П.; ЗАМБЕЛЛИ, Г.; КУРЗ, В. Корозија, деградација и старење. у: Увод у науку о материјалима, П. 379-399, 2002.
МЕРЦОН, Ф.; ГИМАРЕС, П. и. В.; МАИНИЕР, Ф. Б. Корозија: Уобичајени пример хемијског феномена. Нова хемија у школи. н. 19, 2004. Доступна у: http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc19/a04.pdf.
ПОПОВ, рођ. Не. Цорросион Енгинееринг: Принципи и решени проблеми. Оксфорд: Елсевиер, 2015.
СИЛВА, м. в. Ф.; ПЕРЕИРА, М. В.; ЦОДАРО, Е. Н.; АЦЦИАРИ, Х. А. Корозија угљеничног челика: свакодневни приступ у настави хемије. Нова хемија, в. 38, бр. 2, стр. 293-296, 2015. Доступна у: https://s3.sa-east-1.amazonaws.com/static.sites.sbq.org.br/quimicanova.sbq.org.br/pdf/v38n2a22.pdf.
Аутор Стефано Араухо Новаис
наставник хемије