معادلة تفاعل حماية الحديد من الصدأ

كتابة - آخر تحديث: ١٧:٥٠ ، ٣ يناير ٢٠١٩
معادلة تفاعل حماية الحديد من الصدأ

مُعادلة تفاعل حِماية الحديد من الصَدأ

يتم حِماية الحديد من تأكسده بوجود الهواء أوالماء من خلال عمليّة جلفنته، أي وضعه في الزِنك المَصهور على درجة حرارة 450 درجةً مئويّة، مما يؤدي لتشكيل طبقة رقيقة فوق الحديد من أكسيد الزِنك، نظرا لأن رقم التأكسُد الخاص بالزِنك والذي يبلغ 0.76 فولت أكبر من الخاص بالحديد والذي يساوي 0.44 فولت، مما يَمنع التآكل الحاصل للحديد. بالإضافة لاستخدام محلول الديكرومات تبعاً لمعادلة التفاعل التالية:

2 Fe + 2 Na2CrO4 + 2 H2O -> Fe2O3 + Cr2O3 + 4 NaOH

مما يؤدي لإنتاج أكسيد الحديد الذي يشكّل طبقة تمنع حدوث أي تآكلٍ آخر للحديد.[١]


الصَدأ

يُعرّف الصَدأ بأنّه الطبقة الهَشّة الرقيقة التي تٌغلف الحديد المعروفة بأكسيد الحديد، ذو التركيب الكيميائي (Fe2O3)، يتميّز بلونه الأحمر الداكن المائل للبني، كما يُوجد الصَدأ بِعدّة ألوان أخرى تتَدرج بين الأصفر، البرتقالي، البني، كما قد يُوجد باللون الأخضر، تبعاً للتركيب الكيميائي للأكسيد المتكوّن.[٢]


آليّة تكوّن الصَدأ

ينشأ الصَدأ عادة عند تعرّض الحديد للهواء والماء، حيث يؤدي اجتماع ثلاثتهم لتكوّن الصَدأ من خلال الخطوات التالية:[٣]

  • الخطوة الأولى للتفاعل الكهروكيميائي، والتي يعد فيها الحديد هو الآنود المُعطي للإلكترونات،[٣] فعند تحلُل الحديد أو تأكسده الداخلي يتم تحرير الإلكترونات التي يمتلكها عبر المعادلة التالية:[٢]
2Fe → 2Fe2 + + 4e-
  • الخطوة الثانية عند تحلل الماء أيضاً لأيونات الهيدروكسيد عبر المعادلة التالية:[٢]
O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- 
  • الخطوة الثالثة عند تفاعل أيون الحديد، مع أيونات الهيدروكسيد لتكوين أكسيد الحديد.[٢]
2Fe2 + + 4OH- → 2Fe (OH) 2
  • الخطوة الرابعة تفاعل أكسيد الحديد مع الأكسجين، ممايؤدي لإنتاج الصَدأ.[٢]


طرق لحماية المعادن من التآكل

يوجد عدد من الطرق الشائعة لحماية المعادن من التآكل وهي:[٤]

  • الطِلاء، يتم فيها طلاء المعدن مما يشكّل فوقه طبقة عازلة، تؤدي لحماية المعدن من التآكل بفِعل الماء والأكسجين.
  • الطِلاء عبر التضحية بمعدن آخر، وتتم بطريقتان:
    • يتم وضع معدن يشكل آنود، والذي تكون قابليّته للتأكسد أقل من الحديد واحتمالاً أقل للتآكل مقارنةً مع الفولاذ، مثل استخدام القصدير فوق الفولاذ لحمايته من التآكل.
    • وتتم عبر استخدام معدن يشكّل كاثود، مثل وضع الزِنك فوق الحديد مما يؤدي لتأكسده عوضاً عن تأكسد الحديد.


المراجع

  1. "Some chemistry of Iron", wwwchem.uwimona.edu.jm, Retrieved 29-9-2018. Edited.
  2. ^ أ ب ت ث ج Anne Marie Helmenstine, Ph.D. (16-6-2012), "How Rust and Corrosion Work"، www.thoughtco.com, Retrieved 29-9-2018. Edited.
  3. ^ أ ب "How does rust work?", science.howstuffworks.com, Retrieved 29-9-2018. Edited.
  4. Julie Zundel, "Corrosion: Definition, Prevention & Protection"، study.com, Retrieved 29-9-2018. Edited.