铁为什么会生锈?
铁容易生锈,除了它的化学性质活泼以外,与外界条件也有很大关系。水是使铁生锈的物质之一,但光有水也不会使铁生锈,只有当空气中的氧气溶解在水里并与铁反应,才会生成一种叫氧化铁的东西,这就是铁锈。
铁锈是氧化铁的俗称,它是一种常见的化合物。氧化铁(化学式Fe2O3)十分常见,因为铁很容易与氧化合——实际上,因为这种化合过程太过容易发生,以至于在自然界中几乎找不到纯铁。铁(或钢)生锈是腐蚀的一个例子——这是一个电化学过程,其中涉及到阳极(一块容易失去电子的金属)、电解质(有利于电子移动的液体)和阴极(一块容易接受电子的金属)。在金属被腐蚀的过程中,电解质可以为阳极提供氧。氧与金属化合时,电子会被释放出来。当电子经过电解质流到阴极的时候,阳极金属就会因为被电流冲走或转化为金属阳离子(如以铁锈的形式)而消失。
铁要变成氧化铁,需要三种物质:铁、水和氧。这三种物质放在一起会发生这样的变化:
当一滴水落到一个铁制的物体上,有两件事情几乎会同时发生。首先,水(一种良好的电解质)与空气中的二氧化碳化合成弱碳酸,与水相比,弱碳酸是一种更好的电解质。
随着酸的形成和铁的逐渐溶解,一部分水开始分解为其组成成分——氢和氧。游离氧与溶解的铁化合形成氧化铁,同时释放出电子。电子从阳极(铁)流向阴极(可能是电化学活泼性比铁弱的某种金属,或者是这块铁的另外一处)。
酸雨、海水和雪路上溅起的含盐飞沫中含有一些化合物,这些化合物使它们成为了比水更好的电解质,它们的存在会加速铁的锈化和其他金属上其他形式的腐蚀过程。
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