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.

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.

آليّة تكوّن الصَدأ

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

• الخطوة الأولى للتفاعل الكهروكيميائي، والتي يعد فيها الحديد هو الآنود المُعطي للإلكترونات، فعند تحلُل الحديد أو تأكسده الداخلي يتم تحرير الإلكترونات التي يمتلكها عبر المعادلة التالية:

2Fe → 2Fe2 4e- 

• الخطوة الثانية عند تحلل الماء أيضاً لأيونات الهيدروكسيد عبر المعادلة التالية:

O2 2H2O 4e- → 4OH- 

• الخطوة الثالثة عند تفاعل أيون الحديد، مع أيونات الهيدروكسيد لتكوين أكسيد الحديد.

2Fe2 4OH- → 2Fe (OH) 2 

• الخطوة الرابعة تفاعل أكسيد الحديد مع الأكسجين، ممايؤدي لإنتاج الصَدأ.

طرق لحماية المعادن من التآكل

يوجد عدد من الطرق الشائعة لحماية المعادن من التآكل وهي:

• 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.