صدأ rust

تعرف عملية التآكل في حالة الحديد باسم الصدأ ، و التآكل هو مفهوم عام يطلق على العملية التي تتحول فيها الفلزات الحرة إلى مركبات بسبب تعرضها للعوامل الجوية مما يؤدي إلى فقدان الفلز للمعانه و بريقه . و يشكل صدا الحديد مشكلة اقتصادية كبيرة و حلها يوفر الكثر من المال . و الحديد لا يصدأ في الهواء الجاف أو في الماء الخال من الاكسجين و لكن إذا توفر الماء و الأكسجين تحدث عملية الصدأ للحديد . و ميكانيكية تفاعل الصدأ ليست مفهومة بالكامل و لكن يعتقد أن الخطوات الرئيسية هي كما يلي :
تعمل منطقة من سطح الفلز كالمصعد حيث يتأكسد الحديد إلى +Fe2 حسب التفاعل التالي :
Fe → Fe2+ + 2e–
و تستعمل هذه الإلكترونات في اختزال اكسجين الهواء إلى الماء على جزء آخرمن سطح الفلز و الذي يعمل كمهبط :
O2 + 4H+ + 4e– → 2H2O
و التفاعل الكلي هو :
Fe + O2 + 4H+ → Fe2+ + 2H2O
و يتضح أن هذا التفاعل تلقائي و يتم في وسط حمضي حيث مصدر أيونات +H هو تفاعل غاز ثاني اكسيد الكربون في الجو مع الماء . و تتأكسد أيونات Fe2+ بفعل اكسجين الهواء لتكون أكسيد الحديد III المائي Fe2O3.xH2O المحمر اللون و المعروف باسم الصدأ .
4Fe2+ + O2 + H2O → 2Fe2O3.xH2O + 8H+
و إذا كان الوسط متعادلا أو قلويا فإن التفاعل عند المهبط يكون :
O2 + 2H2O + 4e– → 4OH–
و التفاعل الكلي يصبح :
2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe(OH)2
و يتأكسد هيدروكسيد الحديد II بفعل أكسجين الهواء إلى هيدروكسيد الحديد III و الذي يتحول تدريجيا إلى أكسيد الحديد III المتميه :
4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O → 4Fe(OH)3
2Fe(OH)3 → Fe2O3(H2O) + 2H2O
و يمكن حماية الحديد من الصدأ عن طريق طلائه بمادة مناسبة تكون مهمتها منع وصول الاكسجين و الماء إلى المعدن ، و استخدام ما يعرف باسم مثبطات التأكل و هي مواد تعترض تدفق الشحنات المسببة للتآكل و عمل هذه المواد يكون غالبا من خلال عملية الإمتزاز على السطح المتآكل . كما يمكن استخدام الحماية المهبطية و بهذه الطريقة يمكن تغيير جهد المعدن المتآكل بحيث يقل معدل تآكله و تتم الحماية المهبطية عن طريق توصيل المعدن المتآكل بمعدن آخر أكثر نشاطا . فمثلا يمكن حماية الحديد من الصدأ بتوصيله بقضيب من الخارصين و يسمى الخارصين في هذه الحالة باسم المصعد الضحية و ذلك لأنه عندما يتآكل فإنه يمد الحديد بالإلكترونات بحيث تقوم الأخيرة بالتفاعل مع أيونات الحديد مختزلة اياها إلى الحديد .