鐵為什么會(huì)生銹?
高翰氏
鐵容易生銹,除了它的化學(xué)性質(zhì)活潑以外,與外界條件也有很大關(guān)系。水是使鐵生銹的物質(zhì)之一,但光有水也不會(huì)使鐵生銹,只有當(dāng)空氣中的氧氣溶解在水里并與鐵反應(yīng),才會(huì)生成一種叫氧化鐵的東西,這就是鐵銹。
鐵銹是氧化鐵的俗稱,它是一種常見(jiàn)的化合物。氧化鐵(化學(xué)式Fe2O3)十分常見(jiàn),因?yàn)殍F很容易與氧化合——實(shí)際上,因?yàn)檫@種化合過(guò)程太過(guò)容易發(fā)生,以至于在自然界中幾乎找不到純鐵。鐵(或鋼)生銹是腐蝕的一個(gè)例子——這是一個(gè)電化學(xué)過(guò)程,其中涉及到陽(yáng)極(一塊容易失去電子的金屬)、電解質(zhì)(有利于電子移動(dòng)的液體)和陰極(一塊容易接受電子的金屬)。在金屬被腐蝕的過(guò)程中,電解質(zhì)可以為陽(yáng)極提供氧。氧與金屬化合時(shí),電子會(huì)被釋放出來(lái)。當(dāng)電子經(jīng)過(guò)電解質(zhì)流到陰極的時(shí)候,陽(yáng)極金屬就會(huì)因?yàn)楸浑娏鳑_走或轉(zhuǎn)化為金屬陽(yáng)離子(如以鐵銹的形式)而消失。
鐵要變成氧化鐵,需要三種物質(zhì):鐵、水和氧。這三種物質(zhì)放在一起會(huì)發(fā)生這樣的變化:
當(dāng)一滴水落到一個(gè)鐵制的物體上,有兩件事情幾乎會(huì)同時(shí)發(fā)生。首先,水(一種良好的電解質(zhì))與空氣中的二氧化碳化合成弱碳酸,與水相比,弱碳酸是一種更好的電解質(zhì)。
隨著酸的形成和鐵的逐漸溶解,一部分水開(kāi)始分解為其組成成分——氫和氧。游離氧與溶解的鐵化合形成氧化鐵,同時(shí)釋放出電子。電子從陽(yáng)極(鐵)流向陰極(可能是電化學(xué)活潑性比鐵弱的某種金屬,或者是這塊鐵的另外一處)。
酸雨、海水和雪路上濺起的含鹽飛沫中含有一些化合物,這些化合物使它們成為了比水更好的電解質(zhì),它們的存在會(huì)加速鐵的銹化和其他金屬上其他形式的腐蝕過(guò)程。