زنگ آهن چگونه تشکیل می شود؟

  • تاریخ انتشار: ۹ شهریور ۱۳۹۵
  • 2504 بازدید
  • بدون دیدگاه
521155 628x272 - زنگ آهن چگونه تشکیل می شود؟

زنگ آهن چگونه تشکیل می شود؟

چرا آهن زنگ می زند؟

آیا توجّه کرده اید که بعضی از فلزات زنگ می زنند و بعضی دیگر٬زنگ نمی زنند؟آهن معمولاً زنگ می زند. به همین علّت است که وقتی رنگ قسمتی از بدنه اتومبیل از بین می رود٬هوا باعث می شود که آهن زیر قسمت رنگ شده خیلی زود زنگ بزند.

برای آن که آهن با اکسیژن موجود در هوا ترکیب می شود و اکسیدآهن قرمز رنگ را (که همان زنگ آهن است) تولید می کند. در هر صورت نوعی آهن وجود دارد که زنگ نمی زند. اختراع یاکشف این آهن امری تصادفی بود! در سال۱۹۱۳ هری بریرلی٬ که متخصص ذوب فلزات بود٬ برای ساختن لوله تفنگ٬ دنبال فلزی مناسب می گشت. از این رو فلزات گوناگون را با هم ترکیب کردو آلیاژهای مختلفی به دست آورد. امّا پس از انجام آزمایش ها٬ تمام نمونه ها را به گوشه ای انداخت. چند ماه بعد متوجّه شد در حالی که همه نمونه های دور ریخته شده٬ زنگ زده اند٬ یکی از آنها زنگ نزده است! بریرلی این آلیاژ را با دقّت بررسی کرد و فهمید که ۱۴٪ آن کروم است.

به این ترتیب فلز زنگ نزن یا استنلس استیل وارد زندگی بشر شد. امروزه اغلب لوازم آشپزخانه ها از آهن زنگ نزن هستند. جنس بیشتر دیگ ها٬ کتری ها٬ ماهی تابه ها٬ قاشق و چنگال ها٬ چاقو ها و لگن ظرفشویی آشپزخانه ها از آهن زنگ نزن است؛ همین طور بسیاری از لوازم جرّاحی و قطعات خودرو ها از این فلز ساخته می شوند. فولاد زنگ نزن ، جزو فلزات بسیار مقاوم در برابر خوردگی است و در صنایع شیر آلات مورد استفاده قرار می‌گیرد. این نوع فولاد ، آلیاژ فولاد با کروم می‌‌باشد و گاهی نیکل نیز به ‌این آلیاژ اضافه می‌‌شود.

fencerustbeforeafter

فلزات چطوری دچار زنگ زدگی می شوند؟

“زنگ” نام متداول یکی از ترکیبات بسیار رایج یعنی اکسید آهن با فرمول Fe2O3 است. این نام رایج است زیرا آهن به سرعت با اکسیژن ترکیب شده و تشکیل زنگ آهن را می دهد. در حقیقت آهن را به ندرت می توان به صورت خالص در طبیعت پیدا کرد. زنگ آهن (یا فولاد) نمونه ای از فرایند خوردگی است: فرایند الکتروشیمیایی شامل آند (یک قطعه فلز که به راحتی الکترون از دست می دهد)، الکترولیت (مایعی که به حرکت الکترون ها کمک می کند) و یک کاتد (یک قطعه فلز که به راحتی الکترون می پذیرد) است. وقتی فلزی خورده می شود، الکترولیت به تولید اکسیژن در آند کمک می کند. سپس اکسیژن با فلز ترکیب شده و الکترون آزاد می شود. وقتی الکترون ها از طریق الکترولیت به سمت کاتد جریان می یابند، آند با جریان الکتریکی حذف می شود یا به کاتیون های فلزی تبدیل شده و زنگ تشکیل می شود.

خوردگی تخریب تدریجی مواد (معمولا فلزات) توسط واکنش شیمیایی با محیط زیست است.  این به این معنی اکسیداسیون الکتروشیمیایی فلزات در واکنش با اکسید کننده مثل اکسیژن است. زنگ زدن، تشکیل اکسیدهای آهن، یک نمونه شناخته شده از خوردگی الکتروشیمیایی است

زنگ‌زدگی، نتیجه انجام واکنش‌های شیمیایی در آهن در حضور دو ماده آب و اکسیژن است که منجر به ایجاد اکسید قرمزرنگی در سطح آن می‌شود.
فرآیند زنگ‌زدگی یک واکنش الکتروشیمیایی است. به عبارت دیگر در این فرآیند در محلولی که بین الکترود یا قطب الکتریکی و الکترولیت، یک ناقل الکترونی وجود داشته باشد، یک واکنش شیمیایی انجام می‌شود.

در فرآیند زنگ‌زدن، با انتقال الکترون‌ها از آهن به اکسیژن، این واکنش الکتروشیمیایی آغاز می‌شود. الکترولیت‌ها در کنار آب، فرآیند خوردگی در سطح آهن را تسریع می‌کند همان‌طور که در سرمای زمستان به علت نمک‌پاشی در سطح جاده‌ها، زنگ‌زدگی در سطوح فلزی وسایل نقلیه‌ای که در راه‌ها تردد می‌کنند نیز به مراتب بیشتر است.

RustyChainEdit1

روش های کنترل زنگ زدن فلزات

ماده ای که به طور ذاتی نسبت به محیط اطراف خود مقاومت نشان می دهد و پوسیده نمی شود (البته به طور ایده آل)، اولین انتخاب در نیازهای مکانیکی و اقتصادی خواهد بود؛ متاسفانه اغلب چنین نیست و بسیاری از مواد به روشی برای کنترل زنگ خوردگی خود نیاز دارند؛ به همین دلیل سه روش عمده برای این کار وجود دارد:

  • اصلاح محیط اطراف ماده ای که در معرض این محیط قرار دارد
  • روش های کنترل الکتریکی
  • استفاده از روکش های محافظ

822-ad-how-stop-rust-painting-wrought-iron-railings

برای آشنایی بیشتر با  زنگ زدن آهن به مقاله زنگ زدگی آهن مراجعه نمایید.

مطالب مرتبط