Pas Demir veya demirli yüzeylerde hava ve neme maruz kaldıklarında ortaya çıkan kırmızımsı kahverengi bir lekedir. Metalik demir hava ile temas halinde kararsız olduğundan, metalik demirin demir oksitlere veya hidroksitlere oksidasyonu ile oluşur ve genellikle FeOOH kimyasal formülü ile temsil edilir.
Pas gibi yapılara önemli ölçüde zarar verdiği için toplum için büyük bir sorundur. köprüler, binalar, taşıtlar, motorlar ve diğerlerinin yanı sıra onarım ve onarım için büyük masraflar gerektiren Bakım. Pas, bir tür korozyondur, metallerin ve alaşımların kendiliğinden yok olması olgusudur. Şu anda, pas oluşumunun etkilerini azaltmak için galvanizleme gibi çeşitli teknikler kullanılmaktadır.
Şunu da okuyun: Tuzlu havanın metallerin korozyonuyla nasıl bir ilişkisi vardır?
pas özeti
Pas, hava ve nem ile temas halinde olan demir yüzeyler ve demir alaşımları üzerinde oluşan kırmızımsı kahverengi lekeler ile karakterize edilir.
Pas, atmosferik oksijen varlığında kararsız olan demir, demir oksitlere ve hidroksitlere oksitlendiğinde oluşur.
FeOOH genel kimyasal formülü ile temsil edilebilir.
Pasın ana bileşeni hidratlı demir III oksit, Fe'dir.2Ö3∙H2Ö.
Pas, bakım ve onarım maliyetlerinin yüksek olması nedeniyle ülkeler ve şirketler için büyük bir sorundur.
Metalik yapıları mekanik olarak zayıflattığı için büyük yapısal darbelere neden olur.
Katodik koruma ve galvanizleme gibi pası azaltmak veya azaltmak için teknikler vardır.
Pas oluşumu bir korozyon türüdür.
Paslanmaya ne sebep olur?
Pas bir atmosfere maruz kaldıklarında veya doğal sulara daldırıldıklarında metalik yüzeylerde, özellikle demir ve demir alaşımları üzerinde görünen kırmızımsı kahverengi leke. Bu durumda, metalik demir (Fe) bir oksit karışımına oksitlenir (Fe2Ö3∙H2O ve Fe3Ö4) ve hidroksitler (Fe(OH)2, Fe(OH)3) pas içinde bulunan tüm demir fazlarını yoğunlaştırmaya çalışan FeOOH formülü ile de temsil edilen demir.
Paslanmaya neden olan süreç kimyasal olarak korozyon olarak bilinir., çevrenin bir malzeme üzerindeki etkisinin, yüzeyinden başlayarak bozulmasına yol açan sonucu.
Pas nasıl oluşur?
Metalik demir, oksijen gazı varlığında termodinamik olarak kararsızdır.atmosferimizin yaklaşık %20'sini oluşturan ve bu tür metallerin en sık maruz kaldığı ortamdır.
Bu koşullar altında oksiti FeO (demir oksit II), Fe'yi oluşturur.2Ö3 (Demir III oksit) ve Fe3Ö4 (Demir II, III oksit). Suyun varlığı, ortamı daha da agresif hale getirerek pas oluşumunu (FeOOH) kolaylaştırır.. Temel tuzların ve hidroksitlerin oluşumu için suya ihtiyaç duyması gibi, oksit ve hidroksitlerin bir karışımı olan pasın da suya ihtiyacı vardır, bu da bağıl nemin rolünü netleştirir:
4 fe3Ö4 (k) + Ç2 (g) + 6H2O (l) → 12 FeOOH (sn)
Havanın yüksek bağıl nem oranına sahip olduğu bölgelerde, korozyon yığını adı verilen oluşumu yaygındır., tamamen veya kısmen metal yüzey üzerinde yoğunlaşan (sıvılaşan) bir su tabakası oluşumu nedeniyle.
Bu durumda, ilgili türlerin standart indirgeme potansiyellerine dikkat etmeliyiz:
İnanç2+ (aq)/Fe (s): E° = –0,44 V
İnanç3+ (burada)/Fe2+ (sulu): E° = 0,77 V
Ö2 (g)/OH– (sulu): E° = 0,82 V
değerler şunu gösteriyor Fe'nin O tarafından oksitlendiği süreç kimyasal olarak kendiliğinden gerçekleşir.2 suda çözünmüş, çünkü demir daha düşük bir standart indirgeme potansiyeline sahiptir. Bu nedenle, şunları yapmalıyız:
Fe(k) → Fe2+ (sulu) + 2 ve–
Ö2 (g) + 2H2O(l) + 4 ve– → 4OH– (Burada)
Kısaca, Pas oluşumu şu şekilde verilebilir::
2 fe2+ (sulu) + O2 (g) + 4OH– (sulu) → 2 FeOOH (k) + 2 H2O(l)
Oksijenin havadaki konsantrasyonu sabit olmasına rağmen sudaki çözünürlüğü düşüktür (1.4 x 10–3 mol. L–1 H2O 20 °C'de), çelik yüzeyinde hızla tüketilen (esas olarak demir ve karbondan oluşan metal alaşımı). Bu oksijen, sürekli olarak hava tarafından doldurulmasına rağmen, her an bir katmandan geçmek zorundadır. çeliğe tekrar çarpmak için daha kalın bir pas tabakası oluşur ve bu da zamanla pasın hızını yavaşlatır. aşınma.
pas türleri
Pasın rengi, oksijen ve nem miktarına bağlı olarak değişir.
kırmızı pas: Fe açısından zengin2Ö3∙H2O (hidratlı demir III oksit), üniform olarak oluşan en yaygın form olan yüksek oksijenlenme ve nemli ortamlarda oluşur.
sarı pas: FeO(OH)H açısından zengin2O (veya Fe(OH)3), yüksek nemli ortamlarda, genellikle lavabo ve küvet gibi büyük miktarda durgun suda bulunan metallerde oluşur.
kara pas: Fe açısından zengin3Ö4, düşük oksijen konsantrasyonu ve orta nemli ortamlarda oluşur. Çabuk üretilmeyen siyah noktalar olarak görünür ve bu nedenle mücadelesi kolaydır.
kahverengi pas: Fe açısından zengin2Ö3, yüksek oksijen konsantrasyonu ve düşük nem (olmadan bile) olan ortamlarda oluşur. Bu nedenle, çok daha kuru bir pas türüdür, tekdüze olarak değil, yüzeyde belirli noktalarda oluşur.
Şuna da bakın: Korozyon çeşitleri nelerdir?
Pasın kimyasal bileşimi
Genel olarak, söylenir ki Pas, hidratlanmış demir III oksitten (Fe2Ö3∙H2O), ancak bileşiminde başka demir türlerinin de bulunduğu anlaşılmaktadır.. demir gibi bu bir metal Havadaki oksijenle temas halinde çok az kararlıdır, bu metalin parçalarının ince bir Fe tabakası oluşturması normaldir.3Ö4 (manyetit) yüzeyinde. Havadaki oksijen ve nem ile sürekli temas, α-FeOOH (goetit) ve γ-FeOOH (lepidokrosit) kristal formlarında FeOOH gibi diğer oksitlenmiş türlerin ortaya çıkmasına neden olur. Bu türler pas boyunca katmanlar halinde örtüşür.
pasın sonuçları
Pas oluşumu süreci korozyon alanı içindedir., sanayileşmiş ve gelişmiş ülkelerin ekonomilerini büyük ölçüde etkileyen bir sorundur.
Dünyadaki demir ve çelik üretiminin yaklaşık %30'unun korozyon nedeniyle kaybolduğu tahmin edilmektedir., ülkelerin GSYİH'sının %1 ila 5'ine tekabül edebilen bir maliyet. Örneğin 2019'da Brezilya, korozyon bakımı için yaklaşık 290 milyar BRL (GSYİH'nın yaklaşık %4'ü) harcadı.
Yapıların bakım maliyetleri gereklidir, çünkü değiştirme daha pahalı olabilir ve ayrıca pas, yapısal güvenliğe ciddi zararlar verir.. Oksitlendiğinde, metal iyi mekanik özelliklerini kaybeder. Oluşan oksitler genel olarak kırılgandır ve parçaları, yapıları ve ekipmanı tehlikeye atabilir. Sadece bu da değil, örneğin gıda ise, paketlenmiş ürünü de kirletebilirler.
Paslanmış parçaların değiştirilmesi ve bakımının doğrudan maliyetlerine ek olarak, pas dolaylı sorunları da beraberinde getirebilir. Bakım için kapatılması gereken köprü veya üst geçit gibi bir yapı, insanların hareketinde büyük aksamalara neden olarak toplulukları ve çalışma rutinini etkileyebilir. Paslı makineler verimliliklerini kaybedebilir veya bakım için üretim hattından çıkarılarak üretkenlik düşebilir.
Paslanma nasıl önlenir?
Halihazırda metal parçalar üzerinde pas oluşumunu büyük ölçüde azaltan antioksidan veya antikorozif teknikler zaten mevcuttur. Bunlar arasında, örneğin bazılarını vurgulayabiliriz. katodik ve anodik koruma, korozyon önleyici kaplamalar ve korozyon inhibitörleri.
Katodik korumada, ilgilenilen metal, yapısına eklenen ve galvanik bir hücreye yol açan daha kolay oksidasyona (düşük indirgeme potansiyeli) sahip bir metal tarafından korunur. Bu şekilde, sokulan metal bir anot görevi görür, oksitlenir ve ardından bir katot görevi gören ve indirgenmiş (metalik) formunda kalan ilgili metalik yapıyı korur. Yerleştirilen anot, tam da bir başkasının yerine oksitlendiği için, bu teknikte yaygın olarak "kurban metal" olarak bilinir.
Kaplamaların kullanılması, metal yapının oksidatif ortamla temas etmesini önleyerek pas oluşumunu engelleyecek hatta önleyecek bir bariyer oluşturur. Bir örnek, diğer öğelerin yanı sıra boruları, korkulukları, kapıları koruyan epoksit boyalar ve kırmızı kurşundur. Bilinen başka bir kaplama, demir parçanın daha az asil bir metalle kaplanmasından oluşan galvanizlemedir. Bu, demir yapının çinko metali ile kaplandığı galvanizli vidaların durumudur.
Korozyon inhibitörleri, pas oluşumunu önlemek için çevreye eklenen organik veya inorganik yapıdaki kimyasal maddelerdir. Buradaki fikir, ortamda koruyucu filmler oluşturan ve metale karşı bir bariyer görevi görerek oksitleyici ortamla teması zorlaştıran ürünler üretmektir. Paslanmayı önlemenin yolları hakkında daha fazla bilgi edinmek için tıklayın Burada.
Pas ve korozyon arasındaki fark nedir?
Pas aslında demir ve çelik gibi alaşımlarının korozyon işlemi sırasında oluşan maddedir. Korozyon, metallerin ve alaşımların kendiliğinden yok olduğu tüm süreçleri ilgilendirdiği için daha geniştir. metaller ve alaşımlar ile çevre arasındaki kimyasal, biyokimyasal ve elektrokimyasal etkileşimlerin neden olduğu çevre. Korozyon sırasında metaller, oksitler, hidroksitler, tuzlar veya karbonatlar gibi termodinamik olarak daha kararlı bileşiklere dönüştürülür. Bu nedenle şunu söyleyebiliriz pas oluşumu korozyon süreçlerinden biridir.
Bazı yazarlar, pasın ıslak korozyon veya korozyon sürecinin bir sonucu olduğunu söylüyor. elektrokimya, çünkü böyle bir işlem meydana gelmek için suyun varlığına ihtiyaç duyar ve gerçekleşir. kendiliğinden
kaynaklar
AZ PAS. Pas Nedir ve En Yaygın Pas Türleri. AZ Rust, c2023. Uygun: https://azrust.com/what-is-rust/.
CARNEIRO, C. Çelik korozyonunu kontrol altına almak için yapılan harcamalar, Brezilya GSYİH'sının %4'ünü etkiliyor. SEGS, 2022. Uygun: https://www.segs.com.br/mais/economia/338194-gastos-para-conter-corrosao-do-aco-impactam-4-do-pib-brasileiro.
CURTIS-WRIGHT YÜZEY TEKNOLOJİLERİ. Paslanma türleri ve metal yüzey işlemlerinin oksidasyonu önlemeye nasıl yardımcı olabileceği. Curtiss-Wright Yüzey Teknolojileri, 2020. Uygun: https://www.cwst.co.uk/types-of-rusting-and-how-metal-surface-treatment-can-help-prevent-oxidation/.
MERCIER, J. P.; ZAMBELLİ, G.; KURZ, W. Korozyon, bozulma ve yaşlanma. İçinde: Malzeme Bilimine Giriş, P. 379-399, 2002.
MERÇON, F.; GUIMARES, P. Ben. W.; MAİNER, F. B. Korozyon: Kimyasal Bir Olguya Olağan Bir Örnek. Okulda Yeni Kimya. N. 19, 2004. Uygun: http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc19/a04.pdf.
POPOV, b. HAYIR. Korozyon Mühendisliği: İlkeler ve Çözülen Problemler. Oxford: Elsevier, 2015.
SİLVA, m. V. F.; PEREİRA, M. W.; KODARO, E. N.; ACCIARI, H. A. Karbon çeliğinin korozyonu: kimya öğretiminde günlük bir yaklaşım. Yeni Kimya, v. 38, hayır. 2, s. 293-296, 2015. Uygun: https://s3.sa-east-1.amazonaws.com/static.sites.sbq.org.br/quimicanova.sbq.org.br/pdf/v38n2a22.pdf.
kaydeden Stefano Araujo Novais
Kimya hocası