Ржавчина что это в химии

Коррозия металлов и способы защиты от нее

Коррозионная стойкость металла зависит от его природы, характера среды и температуры.

Различают химическую и электрохимическую коррозию.

При химической коррозии также возможны процессы:

Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

2Fe + 3Cl₂ → 2FeCl₃

Как правило, такие процессы протекают в аппаратах химических производств.

В таких растворах на поверхности металла возникают процессы переноса электронов от металла к окислителю, которым является либо кислород, либо кислота, содержащаяся в растворе.

При этом электродами являются сам металл (например, железо) и содержащиеся в нем примеси (обычно менее активные металлы, например, олово).

В таком загрязнённом металле идёт перенос электронов от железа к олову, при этом железо (анод) растворяется, т.е. подвергается коррозии:

Fe –2e = Fe 2+

На поверхности олова (катод) идёт процесс восстановления водорода из воды или растворённого кислорода:

2H + + 2e → H₂

O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH –

Анод: Fe –2e → Fe 2+

Катод: 2H + + 2e → H₂

Суммарная реакция: Fe + 2H + → H₂ + Fe 2+

Если реакция проходит в атмосферных условиях в воде, в ней участвует кислород и происходят процессы:

Анод: Fe –2e → Fe 2+

Катод: O₂ + 2H₂O + 4e → 4OH –

Суммарная реакция:

Fe 2+ + 2OH – → Fe(OH)₂

4Fe(OH)₂ + O₂+ 2H₂O → 4Fe(OH)₃

При этом образуется ржавчина.

Методы защиты от коррозии

Защитные покрытия

Защитные покрытия предотвращают контакт поверхности металла с окислителями.

Создание сплавов, стойких к коррозии

Физические свойства сплавов могут существенно отличаться от свойств чистых металлов. Добавление некоторых металлов может приводить к повышению коррозионной стойкости сплава. Например, нержавеющая сталь, новые сплавы с большой коррозионной устойчивостью.

Изменение состава среды

Коррозия замедляется при добавлении в среду, окружающую металлическую конструкцию, ингибиторов коррозии. Ингибиторы коррозии — это вещества, подавляющие процессы коррозии.

Электрохимические методы защиты

Протекторная защита: при присоединении к металлической конструкции пластинок из более активного металла – протектора. В результате идёт разрушение протектора, а металлическая конструкция при этом не разрушается.

Источник

Коррозия vs ржавчина

Природные металлы

Только медь и драгоценные металлы (золото, серебро, платина и т. д.) встречаются в природе в их реальном металлическом состоянии. Все другие металлы (включая железо) перерабатываются из минералов или руд в металлы, которые по своей природе нестабильны в окружающей их среде. Все искусственные металлы нестабильны и имеют тенденцию превращаться в более стабильные минеральные формы. Некоторые металлы образуют на своей поверхности защитные керамические пленки (пассивные пленки), которые предотвращают или замедляют процесс коррозии. Металлы подвержены коррозии, потому что они используются в среде, где они химически нестабильны.

Зная разницу между коррозией и ржавчиной

Коррозия — постепенное разложение металлов в результате химической реакции с окружающей средой.

Металл вступает в реакцию с внешней средой и со временем может ухудшить полезные свойства материалов и конструкций, включая прочность, внешний вид и проницаемость для жидкостей и газов. Это повреждение известно, как коррозия. При воздействии внешней среды металлы окисляются и вступают в реакцию с кислородом атмосферы. К внешним факторам, вызывающим коррозию металлов, относятся вода, кислоты, щелочи, соли, масла и другие твердые и жидкие химические вещества. Металлы также подвергаются коррозии при воздействии газообразных материалов, таких как пары кислоты, газообразный формальдегид, газообразный аммиак и серосодержащие газы. Два места, где имеют место катодная реакция и анодная реакция, могут быть близко друг к другу или далеко друг от друга в зависимости от обстоятельств. Некоторые материалы устойчивы к коррозии, а другие – подвержены ей. Однако коррозию можно предотвратить некоторыми методами. Покрытие – один из методов защиты материалов от коррозии. Сюда входит покраска, гальваника, нанесение эмали на поверхность и т. д.

Ржавчина — форма коррозии, но конкретно относится к окислению железа или его сплавов.

Только металлы, содержащие железо или его сплавы, могут ржаветь, поскольку этот термин конкретно относится к окислению железа (как в самом железе, так и в стали) или к оксиду железа, который образуется. Для появления ржавчины должны быть определенные условия. В присутствии кислорода, влаги или воды, железо подвергается этой реакции и образует серию оксидов железа. Этот красновато-коричневый цвет известен как ржавчина. Если ржавчина начинается в одном месте, она в конечном итоге распространяется и весь металл распадается.

Наиболее частая причина – длительное пребывание в воде. Любой металл, содержащий железо, включая сталь, будет связываться с атомами кислорода, содержащимися в воде, с образованием слоя оксида железа или ржавчины. Ржавчина усилится и ускорит процесс коррозии, поэтому уход за ней очень важен. Ржавчина бывает разных форм, наиболее распространенной из которых является красная ржавчина, образованная красными оксидами. Хлор в воде вызывает образование зеленой ржавчины. Как и большинство коррозионных процессов, ржавление происходит постепенно. Через некоторое время, если материал не обработать, он распадется, и все превратится в ржавчину, сделав его непригодным для использования.

Другие металлы

Когда алюминий корродирует, на поверхности металла образуется тонкий слой оксида алюминия, который действует как защитный барьер. Этот барьер не отслаивается, как ржавчина, что предотвращает дальнейшую коррозию алюминия в будущем.Поскольку медь корродирует, она приобретает зеленый цвет, известный как патина. Эта патина желательна, поскольку она не только создает защитный барьер для дальнейшей коррозии, но и имеет внешний вид, который нравится потребителям.

Рекомендуем эффективный состав для удаления ржавчины с металлов — «РжавоМед-У»

Источник

Какие металлы ржавеют?

Что такое ржавчина?

Ржавчина, обычно называемая окислением, возникает, когда железо или металлические сплавы, содержащие железо, такие как сталь, подвергаются воздействию кислорода и воды в течение длительного периода времени.

Ржавчина образуется, когда железо подвергается процессу окисления, но не все окисления образуют ржавчину. Как уже говорилось выше, ржаветь может только железо или сплавы, содержащие железо, но и другие металлы могут подвергаться коррозии аналогичным образом.

Что такое коррозия?

Коррозия возникает, когда элемент, легко теряющий свои электроны (например, некоторые металлы), соединяется с элементом, который поглощает дополнительные электроны (кислород), а затем вступает в контакт с раствором электролита (водой). Работа воды в процессе коррозии заключается в ускорении потока электронов от металла к кислороду.

Что такое редукция?

Редукция – это название химической реакции, которая происходит, когда молекула получает электрон. Это роль кислорода в коррозии металлов.

Что такое окисление?

Окисление – это противоположная восстановлению реакция, которая происходит, когда молекула теряет электрон. Это роль воздействия металла в коррозии металла. Ржавчина и патина меди странного зеленого цвета – видимые результаты того, что металлы теряют свои электроны в воздухе.

Ржавеют ли медь, железо и алюминий?

Технически ржаветь может только железо и сплавы, содержащие железо. Другие металлы, включая драгоценные металлы, такие как золото и серебро, могут подвергаться аналогичной коррозии.

Что отличает определенные металлы, так это время, необходимое для того, чтобы они начали ржаветь или подвергаться коррозии.

Вот несколько примеров о том, как наиболее распространенные металлы противостоят ржавчине и коррозии.

В ассортименте нашей компании есть эффективный удалитель ржавчины с металлов «РжавоМед-У»

Ржавеет ли медь?

Медь не ржавеет, однако, корродирует. Медь имеет естественный коричневый цвет и при коррозии приобретает ярко-зеленый оттенок. Хотя некоторые считают, что реакция меди скорее потускнение, чем окисление, металл по-прежнему подвергается аналогичному процессу «ржавления».

В естественной среде медь крайне несклонна к коррозии. Тип коррозии, которая в конечном итоге приводит к поломке медных питьевых труб, называется эрозионной коррозией, и она возникает только из-за воздействия текущей турбулентной воды в течение длительного периода времени. Обычно видимая на старых монетах знаменитая красивая зеленая «патина» может полностью сформироваться за 20 лет.

Это один из немногих природных металлов, который не добывается из руды (хотя он может быть получен другими способами), пригодный для непосредственного использования в естественной среде. Этот, а также тот факт, что медь очень мягкая и с ней легко работать, повлекли за собой то, что медь стала одним из первых металлов, с которыми работали люди в истории человечества.

Фактически, медь имела такое большое значение, что у нас действительно есть период в истории, называемый медным веком.

Медь обладает высокой проводимостью к теплу и электричеству, поэтому ее часто используют в электропроводке.

Медь также имеет очень низкую реакционную способность. Известный инструмент в химии, который представляет собой последовательность металлов, упорядоченную от самой высокой до самой низкой реакционной способности до кислот, воды, извлечения металлов из их руд и других реакций. Из-за её низкой реакционной способности специальный сплав меди (90% меди и 10% никеля) используется для деталей лодок, которые в дальнейшем подвергаются воздействию морской воды, или в качестве труб для транспортировки питьевой воды. Если вы осмотритесь в своем доме или здании, то заметите, что во многих ваших приборах используются медные трубы для подачи и отвода воды.

По данным Министерства жилищного строительства и городского развития России, средний срок службы медной водопроводной трубы составляет 50-70 лет.

Ржавеет ли железо?

Да. Помните, что технически ржаветь может только железо и сплавы, содержащие железо.

По сравнению с коррозией других металлов, железо относительно быстро ржавеет, особенно если оно подвергается воздействию воды и кислорода. Фактически, когда железо подвергается воздействию воды и кислорода, оно может начать ржаветь в течение нескольких часов.

Железо также быстро ржавеет при воздействии высоких температур. Экстремальные температуры могут изменить химический состав металла, что делает его чрезвычайно склонным к рекомбинации с кислородом в окружающей среде.

Алюминий производится в 3 этапа:

Этап 1. Добыча полезных ископаемых

Этап 2. Обработка

Этап 3. Электролитическое восстановление (при котором образуется сам алюминий)

Алюминий получают из минерала боксита. Бокситы чаще всего встречаются в субтропических местах, таких как Африка, Западная Индия, Южная Америка и Австралия, хотя есть небольшие месторождения и в других местах, например, в Европе. Австралия является крупнейшим производителем бокситов. На его долю приходится около 23% мировой добычи.

Затем этот боксит перерабатывается в оксид алюминия, который состоит только из атомов алюминия и кислорода, связанных вместе.

Затем через оксид алюминия пропускается электрический ток, который отделяет различные компоненты друг от друга. Пузырьки кислорода образуются на одном конце, а капли чистого расплавленного алюминия собираются на другом.

Около 4-5 тонн боксита перерабатывается в 2 тонны оксида алюминия, что дает 1 тонну чистого алюминия.

Алюминий корродирует намного медленнее, чем другие металлы, такие как железо. Причина того, что алюминий не так легко подвергается коррозии, как другие металлы, заключается в его особой реакции с водой.

Обычно, когда вода вступает в контакт с металлом, она побуждает металл еще быстрее отдавать свои электроны окружающему его кислороду.

Однако у алюминия особая реакция на воду. Когда вода соприкасается с алюминием, атомы алюминия и кислорода (содержащиеся в металле, а не кислород в окружающем его воздухе) перемещаются дальше друг от друга.

Они окажутся почти на 50% дальше друг от друга, чем были в начале. Эта реакция удаления меняет молекулярную структуру алюминия настолько, что он становится химически инертным, а это означает, что он не так легко подвергается коррозии.

Как предотвратить ржавление металлов

Ржавчина – это естественная химическая реакция. Несмотря на то, что некоторые металлы ржавеют быстрее других, это не должно вас сдерживать от использования этих металлов для определенных целей. Есть много способов предотвратить ржавчину металлов, например, металлические краски и покрытия, защитные барьеры, барьерные пленки, а также многочисленные антикоррозионные растворы и лужение. В каждом методе используются разные соединения и материалы для создания защитного барьера между металлом и элементами, вызывающими ржавчину и коррозию.

В ассортименте нашей компании есть эффективный удалитель ржавчины с металлов «РжавоМед-У»

Источник

Ржавчина

Добрый Всем, кто читает! В данной статье хотел бы поднять очень для себя больную тему, а именно: ржавчина или коррозия стали. Мы знаем, что это, но стоит еще раз проговорить:

«Корро́зия (от лат. corrosio — разъедание) — это самопроизвольное разрушение металлов в результате химического или физико-химического взаимодействия с окружающей средой. В общем случае это разрушение любого материала, будь то металл или керамика, дерево или полимер. Причиной коррозии служит термодинамическая неустойчивость конструкционных материалов к воздействию веществ, находящихся в контактирующей с ними среде. Пример — кислородная коррозия железа в воде: 4Fe + 6Н2О + ЗО2 = 4Fe(OH)3. Гидратированный оксид железа Fe(OН)3 и является тем, что называют ржавчиной»

Нас же интересует именно сталь, как основной материал для ножей, а с ней будем употреблять понятия «ржавление» и «ржавчина» соответственно. Выглядит она, как рыжий налет, или черные пятна.

Почему сталь ржавеет? Ржавеет она от того, что в ней содержится не менее 45% железа.

И, так как абсолютно ВСЕ стали имеют в своем составе железо, то получаем разумный вывод:

И это проблема преследовало человечество практически с первых дней, как оно научился плавить железо и создавать с ним новый сплавы (сталь в том числе). И человек всегда искал способы этот процесс замедлить.

Например, с древнейших времен было популярно смазывать маслом или жиром клинок, чтобы он не портился. Смазывая сталь, она покрывалась защитной пленкой, которая не пропускала влагу и воздух, следовательно, не происходил процесс окисления.

Но есть способы защиты, которые позволяют сильно замедлить этот процесс. Один из них, самый эффективный, включает в себя добавление легирующих элементов в состав сплава, таких как: хром, марганец, никель и, в самых современных, ванадия и азот. Именно содержание подобных элементов делает сталь «нержавеющей», т.е. которая очень слабо поддаётся коррозии.

Сам процесс называется «легированием», и его начали применять лишь в 1852 году. Но настоящий прорыв произошел, когда в 1913 году один джентлменский сэр Гарри Брирли, экспериментировавший с различными видами и свойствами сплавов, обнаружил способность стали с высоким содержанием хрома сопротивляться кислотной коррозии, после чего он смог убедить в своем новом изобретении производителя ножей Р. Ф. Мосли. Изначально нержавеющая сталь использовалась только для изготовления столовых приборов.

В 1924 году Великобритания запатентовала сталь по стандарту AISI 304, содержащую 18 % хрома и 8 % никеля. И пошла жара. С этого момента вводится такое понятие, как: «Нержавеющая сталь». т.е. сталь, которая способна сопротивляться кислотной среде и долго не ржаветь.

Но это все-равно условное понятие, так как, рано или поздно, процесс ржавления возьмёт своё. Или это будет один день, или это будет 100 лет. Но для человеческого понимания это настолько огромные временные рамки, что проще называть сталь «нержавеющей», и не париться об условностях значения.

Есть несколько факторов, которые влияют на степень «ржавучести»:

Небольшой факт вдогонку: самые популярные ножи делаются из 45х13 или 50х13 (Икея и Вастхоф), поэтому они так слабо ржавеют.

И даже если брать, вроде бы, две нержавеющие стали 95х18 и 45х13, то первая все равно будет ржаветь сильнее, чем вторая, хоть хрома в первом будет аж 18%, а во втором 13%. Почему? А дело в У-Г-Л-Е-Р-О-Д-Е.

Но в отличит от цыган, углерод приносит реальную пользу: сталь становится тверже и прочнее.

Сталь с углеродом 1% при термообработке приобретает твердость свыше 60HRC (шкала Роквелла), из которых делают инструменты, пилы, ножи, гильотины. Поэтому до сих пор так популярны углеродистые стали, такие как: У8-У14, из которых делают отличные режущие, да и просто инструменты, несмотря на их ржавучесть. Вы не найдете качественную пилу из той же 45х13, потому что она будет сильно уступать в прочности и твердости.

Но и тут не обойтись без маленькой капли дерьма в огромной бочке меда. Хоть хром и делает полезное дело, но много его не добавишь: или будет много углерода и поменьше хрома, или больше хрома, но меньше углерода. Поэтому все сводится к выбору: тверже, прочнее, но ржавучее и более хрупкий, или вязкий, нержавеющий, но мягкий.

НО! И тут человечество сделала ход конем, и решила вопрос на совершенно новом уровне, создав порошковые стали.

Благодаря этому способу появились такие стали, как:

— ZDP-189 с содержанием углерода 2.9% (как у чугуна) и хрома 19%

— CPM S30V с содержанием углерода 1.45%, хрома 14% и ванадия 4% (Он отвечает за упругость и усиливает свойства хрома, придает металлу инертность к агрессивным химическим средам)

— Elmax с углеродом 1.72%, хромом 17.5% и ванадием 3%

И бесконечно огромное число других «супер сталей», которые отличаются друг от друга самыми разными показателями. Однако, данная статья про ржавучесть, поэтому хочу отдельно выделить азотистые стали, которые являются самыми нержавеющими сталями, которые есть.

Например, Nitrobe77 (моя самая любимая сталь, но ее сняли с производства) содержит 0.1% углерода, 14.5% хрома и 0.9% азота, плюс 3% молибдена и 0.5% ниобия. Углерода всего-лишь 0.1% а сталь достигает твердости 63HRC и можно царапать стекло, что очень круто.

Изначально она создавалась, как идеальная сталь для лопастей катеров, так как от соленой воды любая другая сталь приходит в негодность. А тут очень прочная сталь, которая годами может прекрасно работать в соленой среде, не ржаветь, и, что самое важное, не тупиться. Но это было слишком дорого, поэтому из этой стали начали делать шикарные ножи. Я же теперь использую Vanax Superclean, который ближайший аналог супер азотистой стали, и считаю это лучшей сталью для кухонных ножей.

На этом, пожалуй, все. Надеюсь, что было интересно!

Всем хорошего вечера, и очень острых ощущений!

Наука | Научпоп

6.1K постов 69.1K подписчиков

Правила сообщества

ВНИМАНИЕ! В связи с новой волной пандемии и шумом вокруг вакцинации агрессивные антивакцинаторы банятся без предупреждения, а их особенно мракобесные комментарии — скрываются.

Основные условия публикации

— Посты должны иметь отношение к науке, актуальным открытиям или жизни научного сообщества и содержать ссылки на авторитетный источник.

— Посты должны по возможности избегать кликбейта и броских фраз, вводящих в заблуждение.

— Научные статьи должны сопровождаться описанием исследования, доступным на популярном уровне. Слишком профессиональный материал может быть отклонён.

— Видеоматериалы должны иметь описание.

— Названия должны отражать суть исследования.

— Если пост содержит материал, оригинал которого написан или снят на иностранном языке, русская версия должна содержать все основные положения.

Не принимаются к публикации

— Точные или урезанные копии журнальных и газетных статей. Посты о последних достижениях науки должны содержать ваш разъясняющий комментарий или представлять обзоры нескольких статей.

— Юмористические посты, представляющие также точные и урезанные копии из популярных источников, цитаты сборников. Научный юмор приветствуется, но должен публиковаться большими порциями, а не набивать рейтинг единичными цитатами огромного сборника.

— Посты с вопросами околонаучного, но базового уровня, просьбы о помощи в решении задач и проведении исследований отправляются в общую ленту. По возможности модерация сообщества даст свой ответ.

— Оскорбления, выраженные лично пользователю или категории пользователей.

— Попытки использовать сообщество для рекламы.

— Многократные попытки публикации материалов, не удовлетворяющих правилам.

— Нарушение правил сайта в целом.

Окончательное решение по соответствию поста или комментария правилам принимается модерацией сообщества. Просьбы о разбане и жалобы на модерацию принимает администратор сообщества. Жалобы на администратора принимает @SupportComunity и общество пикабу.

Вы считаете он неправ?

Я про твердость ножа, которым мясо, овощи и фрукты режут.

>>Но в отличит от цыган, углерод приносит реальную пользу

Было не просто интересно, было ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО! И сразу мысль: «А Бабакин-то в тексты годные может, не только в ножи»)

Автору спасибо! прям вернулся на 10 лет назад, когда фанател изготовлением ножей. Ганза, ножевая мастерская, гриндер, спуски и вот это вот все.

Автор, вы с порошковыми работаете? Как калятся? Цементита дофига, не хрупкое?

Ножик из Elmax-а отлично себя показал, точился один раз за 8-9 лет.

Годный длямужиковый текст! Спасибо!

Текст хороший. Также видна пропаганда наркотиков и ксенофобии. Двойной лайк не глядя.

Насчёт царапанья стекла. Это не показатель д2 и х12мф вполне нормально царапают при должной закалке как к примеру вот этот дешевенький якут:

«Например, с древнейших времен было популярно смазывать маслом или жиром клинок, чтобы он не портился.»

А как же смазка кровью врагов?

Интересная статья для тех кто не учил материаловедения. А что скажете за метеоритное железо? почему оно так медленно ржавеет? И при этом внутреннего напряжения там мало и куется легче. Мне препод в свое время не ответил

Пару фактов о муравьях

Добрый Всем, кто меня читает!

Данный пост не о ножах, но об очень интересных существах: муравьи.

Но вот парочку фактов, которые я узнал относительно недавно, и меня это поразило до глубины души.

2) Факт номер два: муравьи способны расширяться территориально за счёт колоний. Представьте, у вас есть муравейник, и там, скажем, живет миллион муравьев. Такое происходит не так часто в силу внешних причин, но если климат и окружающая среда благоволит муравьям, то они так разрастаются. И одна матка живет аж до 20 дет, поэтому она запросто может наплодить такое количество. Но тут встаёт вопрос: а что делать? Не может же муравейник расти постоянно, потому что ресурс одного муравейника быстро себя исчерпает, и тогда матриарх выпускает молодых королев на волю, те в свою очередь начинают плодиться неподалёку, и тут происходит удивительное явление: муравьи подобных колоний подчиняются центральному муравейнику, и воспринимают себя, как единое целое.

3) Факт номер три: есть разные уровни автономности муравьев. Многие считают, что муравьи подчиняются единому разуму, словно маленькие роботы, а это не так. Удивительно, но это очень умные создания (для насекомых, по крайней мере), и от вида муравьев зависит их способность анализировать. Например, муравей-пуля, который прославился своим ядом, вообще не имеет центральный разум, и каждая особь принимает решения самостоятельно, а странствующий бразильский муравей исключительно по сигналам некого центра и сородичей, путём химического следа.

На это все, знаю, что неожиданно, но подумал, вдруг будет интересно 🙂

Источник