Zang
Занг - темир оксиди, одатда сув ёки ҳаво намлигининг каталитик иштирокида темир ва кислороднинг реаксияси натижасида ҳосил бо'лган қизил-жигарранг оксид. Занг сувли темир (ИИИ) оксиди (Фе2О3 · нҲ2О) ва темир (ИИИ) оксиди-гидроксиди (ФеО(ОҲ), Фе(ОҲ)3) дан иборат ва одатда тозаланган темирнинг коррозияси билан бог'лиқ.
Етарли вақт ҳисобга олинса, сув ва кислород иштирокида ҳар қандай темир массаси охир-оқибат бутунлай зангга айланиши мумкин. Юзаки занг одатда хиралашган ва мо'рт бо'либ, унинг остидаги темирни ҳимоя қилмайди. Занглаш - бу элементар темир ва унинг по'лат каби қотишмаларининг коррозияси учун умумий атама. Ко'пгина бошқа металлар ҳам худди шундай коррозия ҳодисасига учрайди, аммо ҳосил бо'лган оксидлар одатда "занг" деб номланмайди.[1]
Зангнинг бир неча шакллари ҳам ташқи ко’риниши, ҳам спектроскопия билан ажралиб туради ва турли шароитларда ҳосил бо'лади.[2] Зангнинг бошқа шаклларига кислородсиз муҳитда темир ва хлорид о'ртасидаги реаксиялар натижаси киради. Яшил занг ҳосил қилувчи сув ости бетон устунларида ишлатиладиган арматура бунга мисолдир. Гарчи занглаш одатда темирнинг салбий томони бо'лса-да, “барқарор занг” деб номланувчи зангнинг о'зига хос шакли жисмнинг юқори қисмида юпқа занг қопламига эга бо'лишига олиб келади. Агар паст нисбий намликда сақланса, "барқарор" қатламни қуйида жойлашган темирни ҳимоя қилади.[3]
Кимёвий реаксиялар
Занг - темир оксиди ва гидроксидлари то’пламининг умумий номи [4], темир ёки темир моддаси бо'лган ба'зи қотишмалар узоқ вақт давомида кислород ва намлик та'сирида бо'лганда пайдо бо'лади. Вақт о'тиши билан,кислород металл билан қо'шилиб, занг деб аталадиган янги бирикмаларни ҳосил қилади. Гарчи зангни одатда "оксидланиш" деб аташ мумкин бо'лса-да, бу атама анча умумий бо'либ, реаксиянинг бир қисми сифатида электронларнинг ё'қолиши ёки оксидланиш даражасининг ошиши билан бог'лиқ ко'плаб жараёнларни тавсифлайди. Бу реаксияларнинг энг машҳури кислородни о'з ичига олади, шунинг учун "оксидланиш" деб аталади. "Занг" ва "занглаш" атамалари фақат темир ва ундан ҳосил бо'лган маҳсулотларнинг оксидланишини англатади. Ко'пгина бошқа оксидланиш реаксиялари мавжуд бо'либ, улар темирни о'з ичига олмайди ёки занг ҳосил қилмайди. Фақат темир ёки темир о'з ичига олган қотишмалар занглаши мумкин. Бироқ, бошқа металлар ҳам худди шундай тарзда коррозия ҳодисасига учрайди.
Занглаш жараёнининг асосий катализатори сувдир. Темир ёки по'латнинг тузилиши қаттиқ бо'либ ко'риниши мумкин, аммо сув молекулалари ҳар қандай очиқ металлнинг микроскопик чуқурлари ва ёриқларига кириб бориши мумкин. Сув молекулаларида мавжуд бо'лган водород атомлари бошқа элементлар билан қо'шилиб, кислоталарни ҳосил қилиши мумкин, бу эса охир-оқибат ко'проқ металл та'сирлашишига олиб келади. Агар тузли сувда бо'лгани каби хлорид ионлари мавжуд бо'лса, коррозия ҳодисаси тезроқ содир бо'лади. Шу билан бирга, кислород атомлари металл атомлари билан бирлашиб, оксид бирикмасини ҳосил қилади. Атомлар бирлашганда, улар металлни заифлаштиради, ҳамда металл структураси мо'ртлашади ва майдаланади.
Темирнинг оксидланиш реаксияси
Темир сув ва кислород билан та’сирлашганда занглаш ҳодисаси кузатилади.[4] Агар туз мавжуд бо'лса, масалан, денгиз суви ёки туз пуркагичида, кимёвий реаксиялар натижасида темир тезроқ занглайди. Темир металига тоза сув ёки қуруқ кислород нисбатан та'сир қилмайди. Темир оксиди қатламининг зангга айланиши иккита модданинг, одатда кислород ва сувнинг биргаликдаги та'сиридан келиб чиқади.
Коррозия ҳодисасига содир бо’ладиган эритмалардан бири сувдаги олтингугурт диоксиди ва карбонат ангидриддир. Бундай коррозия шароитида темир гидроксидининг бир неча турлари ҳосил бо'лади. Темир оксидларидан фарқли о'лароқ, гидроксидлар қуйма металлга ёпишмайди. Улар ҳосил бо'лиши ва сиртдан парчаланиши натижасида янги темир пайдо бо'лади ва коррозия жараёни бутун темир исте'мол қилинмагунча ёки тизимдаги кислород, сув, карбонат ангидрид ёки олтингугурт диоксиди бутунлай чиқариб ташланмагунча давом этади.[5]
Темир занглаганда, оксидлар асл металлга қараганда ко'проқ ҳажмни эгаллайди; бу кенгайиш темирдан ясалган тузилмаларга зарар етказадиган улкан кучларни келтириб чиқариши мумкин.
Бог'ланган реаксиялар
Темирнинг занглаши электрокимёвий жараён бо'либ, электронларнинг темирдан кислородга о'тиши билан бошланади.[6] Темир қайтарувчи воситадир (электронларни беради), кислород эса оксидловчи воситадир (электронларни олади). Коррозия тезлигига сув та'сир қилади ва электролитлар томонидан тезлаштирилади. Асосий реаксия кислороднинг қайтарилишидир:
- О2 + 4э− + 2Ҳ2О → 4 ОҲ−
У гидроксид ионларини ҳосил қилганлиги сабабли, бу жараёнга кислоталик муҳит кучли та'сир қилади. Худди шундай, ко'пчилик металларнинг кислород билан коррозияси паст пҲ (юқори кислоталик муҳит)да тезлашади. Юқоридаги реаксия учун электронларни темирнинг оксидланишини та’мирлайди:
- Фе → Фе 2+ + 2 э -
Қуйидаги оксидланиш-қайтарилиш реаксияси сув иштирокида ҳам содир бо'лади ва занг пайдо бо'лиши учун жуда муҳимдир:
- 4 Фе2+ + О2 → 4 Фе3+ + 2 О2−
Бундан ташқари, қуйидаги ко'п босқичли кислота-асос реаксиялари занг ҳосил бо'лишига та'сир қилади:
- Фе2+ + 2 Ҳ2О ⇌ Фе(ОҲ)2 + 2 Ҳ+ Фе3+ + 3 Ҳ2О ⇌ Фе(ОҲ)3 + 3 Ҳ+
қуйидаги сувсизланиш мувозанатлари каби:
- Фе(ОҲ)2 ⇌ ФеО + Ҳ2О Фе(ОҲ)3 ⇌ ФеО(ОҲ) + Ҳ2О 2 ФеО(ОҲ) ⇌ Фе2О3 + Ҳ2О
Юқоридаги тенгламалардан ко'риниб турибдики, коррозия маҳсулотлари сув ва кислород мавжудлиги билан бог'лиқ. Чекланган эриган кислород темир (ИИ) о'з ичига олган материалларни, жумладан ФеО ва магнетитни (Фе3О4) ҳосил қилади Юқори кислород консентрацияси Фе (ОҲ) 3−хОх⁄2 номинал формулалари бо'лган темир материалларни ҳосил қилади. Зангнинг табиати вақт о'тиши билан о'згаради, бу қаттиқ моддаларнинг реаксияларининг секин тезлигини акс эттиради.[4]
Бундан ташқари, бу мураккаб жараёнлар занг ҳосил бо'лишини тезлаштирадиган электролитлар бо'либ хизмат қилувчи Cа2+ каби бошқа ионларнинг мавжудлиги билан о’згариши мумкин.
Занглашнинг бошланишини лаборатория шароитида ферроксил индикатор эритмаси ёрдамида ҳам аниқлаш мумкин. Эритма ҳам Фе2+ ионларини, ҳам гидроксил ионларини аниқлайди. Фе2+ ионлари ва гидроксил ионларининг ҳосил бо'лиши мос равишда ко'к ва пушти дог'лар билан ко'рсатилган.
Олдини олиш
Темир ва по'латдан ясалган буюмларнинг кенг қо'лланилиши ва аҳамияти туфайли зангнинг олдини олиш ёки секинлаштириш бир қатор ихтисослашган технологияларда асосий иқтисодий фаолиятнинг асоси ҳисобланади. Усулларнинг қисқача шарҳи бу ерда келтирилган; батафсил ёритиш учун о'заро ҳавола қилинган мақолаларга қаранг.
Занг ҳаво ва сув о'тказувчан, шунинг учун занг қатлами остидаги ички металл темир занглашда давом этади. Шундай қилиб, зангнинг олдини олиш занг шаклланишига то'сқинлик қиладиган қопламаларни талаб қилади.
 | Бу мақола бирорта туркумга қўшилмаган. Илтимос, мақолага алоқадор туркумлар қўшиб ёрдам қилинг. (Апрел 2024) |
- ↑ „Руст, н.1 анд адж.“ (эн). ОЭД Онлине. Охфорд Университй Пресс (2018-йил 1-июн). Қаралди: 2018-йил 7-июл.
- ↑ „Интервиэw, Давид Дес Мараис“. НАСА (2003). 2007-йил 13-ноябрда асл нусхадан архивланган.
- ↑ Анкерсмит. „Руст Невер Слеэпс: Реcогнизинг Металс анд Тҳеир Cорросион Продуcц“. депотwижзер. Паркс Cанада. 2016-йил 9-августда асл нусхадан архивланган. Қаралди: 2016-йил 23-июл.
- ↑ 4,0 4,1 4,2 „Охидатион Редуcтион Реаcтионс“. Боднер Ресеарч Wеб. Қаралди: 2020-йил 28-апрел.
- ↑ Ҳоллеман, А. Ф.. Инорганиc Чемистрй. Сан Диэго: Аcадемиc Пресс, 2001. ИСБН 0-12-352651-5.
- ↑ Грäфен, Ҳ.; Ҳорн, Э. М.; Счлеcкер, Ҳ.; Счиндлер, Ҳ. (2000). Уллманн'с Энcйcлопедиа оф Индустриал Чемистрй. Wилей-ВCҲ. дои:10.1002/14356007.б01_08. ИСБН 3527306730.