Kodėl rūdys silpnina metalą?
Trumpas atsakymas: Rūdys silpnina metalą, nes stiprią geležį paverčia trapiais geležies oksidais, kurie trupa ir pleiskanoja. Rūdyms susidarant, metalas praranda medžiagą ir formą, todėl negali išlaikyti svorio ar išlikti sujungtas taip, kaip anksčiau.
Pagrindinė mintis
Geležis reaguoja su deguonimi ir vandeniu ir sudaro rūdis. Tai cheminis pokytis, dėl kurio susidaro naujos medžiagos, vadinamos geležies oksidais. Rūdys yra porėtos ir trupančios, o ne kietos ir stiprios kaip metalas.
Susidariusios rūdys užima daugiau vietos, todėl trūkinėja ir pleiskanoja. Plokštelės leidžia daugiau oro ir vandens pasiekti šviežią metalą. Dėl to rūdys plinta, o metalas tampa plonesnis.
Plonesnis metalas ir skylės silpnina konstrukcijas ir daro jas nesaugias. Ant metalo esanti druska ar rūgštys skatina rūdžių susidarymą greičiau, nes padeda elektrai tekėti vandenyje, kuris liečiasi su metalu . Dėl to dalys sulinksta, lūžta arba nebesujungiamos.
Norintiems suprasti tiksliau
Įvardyti dėsniai / principai: Poveikio pavadinimas: elektrocheminė korozija (rūdijimas), oksidacijos-redukcijos arba „redokso“ reakcija.
Rūdijimas įvyksta, kai geležies atomai praranda elektronus (oksidacija) ir ištirpsta kaip jonai vandenyje. Tie elektronai keliauja per metalą į vietas, kur redukuojamas deguonis, dažnai sudarydami hidroksido jonus. Tada geležies jonai reaguoja su deguonimi ir vandeniu, sudarydami hidratuotus geležies oksidus (rūdis).
Vietiniai skirtumai metalo paviršiuje sukuria mažyčius anodus (kur netenkama geležies) ir katodus (kur redukuojamas deguonis). Tai sukuria mažas elektrines ląsteles metalo paviršiuje ir skatina nuolatinę koroziją. Rūdys paprastai užima didesnį tūrį nei pradinis metalas, todėl įtempia ir nulupa likusį metalą.
Skirtingai nuo kieto, apsauginio oksido sluoksnio ant aliuminio, rūdys yra porėtos ir neužstoja oro ar vandens, todėl korozija tęsiasi, o metalas silpnėja . Sūrus vanduo arba chlorido jonai padidina tirpalo laidumą ir pagreitina elektrochemines reakcijas, todėl rūdijimas vyksta greičiau sūrioje aplinkoje .
Kaip mes tai žinome: Mokslininkai matuoja rūdis pagal svorio kritimą, elektrocheminius bandymus ir metalo paviršių tyrinėjimą mikroskopu. Eksperimentai ir lauko tyrimai rodo, kokios sąlygos lemia greitesnį rūdžių susidarymą ir kaip korozija sukuria duobes bei įtrūkimus.
Pavyzdžiai gamtoje
- Sodo tvora, kuri pleiskanoja ir linksta ten, kur rūdys sugraužė metalą.
- Surūdijusi vinis, kuri lūžta bandant ją ištraukti iš medžio.
- Dviračio grandinė, kuri užstringa arba nutrūksta dėl korozijos pažeistų grandinių.
- Surūdiję automobilio varžtai, kuriuos sunku nuimti arba kurie nebelaiko dalių kartu.
Namų Darbai
Rūdžių lenktynės
Sauga: Mūvėkite pirštines ir apsauginius akinius. Tai atlikite prižiūrint suaugusiajam.
Priemonės
- trys švarios geležinės vinys
- trys skaidrūs stiklainiai
- vanduo
- valgomoji druska
- aliejus (augalinis arba kepimo)
- žymeklis
Žingsniai
- Pažymėkite stiklainius A, B ir C. Į kiekvieną stiklainį įdėkite po vieną vinį.
- Stiklainis A: įpilkite pakankamai vandens, kad apsemtų vinį. Stiklainis B: sumaišykite vandenį su arbatiniu šaukšteliu druskos, kol ištirps, tada įpilkite, kad apsemtų vinį. Stiklainis C: ant vandens užpilkite ploną aliejaus sluoksnį (arba laikykite jį sausą be vandens).
- Uždenkite stiklainius dangteliais arba plastikine plėvele ir palikite juos šiltoje vietoje. Savaitę kasdien tikrinkite ir užrašykite pokyčius.
- Po kelių dienų atkreipkite dėmesį, kuri vinis surūdijo labiausiai, o kuri mažiausiai. Nufotografuokite arba nupieškite, ką matote. Ką tai rodo: Sūrus vanduo pagreitina rūdijimą, paprastas vanduo rūdija lėčiau, o aliejus arba sausos sąlygos lėtina rūdijimą.
Žodynas
- Oksidacija: cheminis pokytis, kai atomas praranda elektronus, pavyzdžiui, geležis virsta geležies jonais.
- Elektrolitas: skystis, laidusis elektrai, pavyzdžiui, sūrus vanduo, kuris padeda vykti korozijai.
- Korozija: procesas, kurio metu metalas ardomas cheminėmis reakcijomis su aplinka.
- Oksidas: junginys, susidarantis, kai deguonis chemiškai jungiasi su kitu elementu, pavyzdžiui, geležies oksidu (rūdimis).
Atsakymai į klausimus
Ar gali rūdyti visi metalai?
Rūdys vystosi tik geležyje ir pliene, kuriuose yra geležies; kiti metalai koroduoja, bet sudaro kitokius oksidus.
Ar rūdys kada nors sustoja pačios?
Kartais korozija sulėtėja, jei susidaro tankus apsauginis sluoksnis, tačiau rūdys ant geležies paprastai tęsiasi, nebent būtų apdorojamos.
Kaip galime išvengti rūdžių?
Laikykite metalą sausą, dažykite arba padenkite jį danga, naudokite nerūdijantį plieną arba apsaugines priemones ir pašalinkite druską arba nešvarumus, kad sulėtintumėte koroziją.