鐵為什麼會生鏽?
鐵容易生鏽,除了它的化學性質活潑以外,與外界條件也有很大關係。水是使鐵生鏽的物質之一,但光有水也不會使鐵生鏽,只有當空氣中的氧氣溶解在水裏並與鐵反應,才會生成一種叫氧化鐵的東西,這就是鐵鏽。
鐵鏽是氧化鐵的俗稱,它是一種常見的化合物。氧化鐵(化學式Fe2O3)十分常見,因為鐵很容易與氧化合——實際上,因為這種化合過程太過容易發生,以至於在自然界中幾乎找不到純鐵。鐵(或鋼)生鏽是腐蝕的一個例子——這是一個電化學過程,其中涉及到陽極(一塊容易失去電子的金屬)、電解質(有利於電子移動的液體)和陰極(一塊容易接受電子的金屬)。在金屬被腐蝕的過程中,電解質可以為陽極提供氧。氧與金屬化合時,電子會被釋放出來。當電子經過電解質流到陰極的時候,陽極金屬就會因為被電流沖走或轉化為金屬陽離子(如以鐵鏽的形式)而消失。
鐵要變成氧化鐵,需要三種物質:鐵、水和氧。這三種物質放在一起會發生這樣的變化:
當一滴水落到一個鐵製的物體上,有兩件事情幾乎會同時發生。首先,水(一種良好的電解質)與空氣中的二氧化碳化合成弱碳酸,與水相比,弱碳酸是一種更好的電解質。
隨着酸的形成和鐵的逐漸溶解,一部分水開始分解為其組成成分——氫和氧。遊離氧與溶解的鐵化合形成氧化鐵,同時釋放出電子。電子從陽極(鐵)流向陰極(可能是電化學活潑性比鐵弱的某種金屬,或者是這塊鐵的另外一處)。
酸雨、海水和雪路上濺起的含鹽飛沫中含有一些化合物,這些化合物使它們成為了比水更好的電解質,它們的存在會加速鐵的鏽化和其他金屬上其他形式的腐蝕過程。
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