Question

Почему обычное железо (с примесями) во влажном воздухе быстро ржавеет, а железо высокой чистоты устойчиво на воздухе и в воде? Приведите обоснованный ответ.

Answer 1

у чистого железа, оксидная пленка защищает его от внешних воздействий., а при реакции его с влажным воздухом, выделившийся водород в небольшой степени и не надолго  защищает железо от коррозии. Железо с примесями, мало того, что реагирует с влажным воздухом, так еще в куске с примесями  образуется гальваническая пара, которая приводит к разрушению металла быстрее, чем внешние факторы.

Answer 2

Ржавление обычного железа во влажном воздухе обусловлено химической реакцией окисления, которая происходит между железом, водой и кислородом воздуха. Реакция происходит следующим образом:

Fe + H2O + 1/2 O2 → Fe(OH)2

Затем Fe(OH)2 окисляется до Fe(OH)3:

4 Fe(OH)2 + O2 → 4 Fe(OH)3

Данный процесс, называемый коррозией, ускоряется наличием примесей в металле, таких как углерод, сера и фосфор, которые действуют как аноды в гальванической реакции.

Однако, железо высокой чистоты, в отличие от обычного железа, содержит очень мало примесей, поэтому оно более устойчиво к ржавлению. Более того, благодаря высокой чистоте, железо высокой чистоты имеет более регулярную кристаллическую структуру, что делает его менее подверженным к электрохимическим реакциям.

Также стоит отметить, что железо высокой чистоты может быть покрыто защитным слоем оксида или другими защитными покрытиями, которые могут уменьшить воздействие окружающей среды на металл. Например, нанесение слоя цинка на поверхность железа (цинкование) может уменьшить скорость коррозии.

В целом, устойчивость железа к коррозии зависит от его химического состава, структуры и окружающей среды.