Hur rost och korrosion fungerar

Rost är det vanliga namnet på järnoxid. Den mest kända formen för rost är den rödaktiga beläggningen som bildar flingor på järn och stål (Fe₂O₃), men rost finns också i andra färger, inklusive gul, brun, orange och till och med grön! De olika färgerna återspeglar olika kemiska kompositioner av rost.

Rost avser specifikt oxider på järn eller järnlegeringar, till exempel stål. Oxidation av andra metaller har andra namn. Det är till exempel tärta på silver och verdigris på koppar.

Key Takeaways: How Rust Works

• Rost är det vanliga namnet på den kemikalie som kallas järnoxid. Tekniskt sett är det järnoxidhydrat, eftersom ren järnoxid inte är rost.
• Rost bildas när järn eller legeringarna utsätts för fuktig luft. Syre och vatten i luften reagerar med metallen för att bilda den hydratiserade oxiden.
• Den bekanta röda formen för rost är (Fe₂O₃), men järn har andra oxidationstillstånd, så det kan bilda andra rostfärger.

Den kemiska reaktionen som bildar rost

Även om rost anses vara resultatet av en oxidationsreaktion, är det värt att notera inte alla järnoxider är rost. Det bildas rost när syre reagerar med järn men det är helt enkelt att sätta ihop järn och syre. Även om cirka 20 procent av luften består av syre, förekommer rost inte i torr luft. Det förekommer i fuktig luft och i vatten. Rost kräver tre kemikalier för att bilda: järn, syre och vatten.

järn + vatten + syre → hydratiserad järn (III) oxid

Detta är ett exempel på en elektrokemisk reaktion och korrosion. Två distinkta elektrokemiska reaktioner inträffar:

Det finns anodisk upplösning eller oxidation av järn som går in i vattenlösning (vatten):

2Fe → 2Fe²⁺  + 4e-

Katodisk reduktion av syre som upplöses i vatten sker också:

O₂  + 2H₂O + 4e^- → 4OH^-  

Järnjon och hydroxidjon reagerar och bildar järnhydroxid: 

2Fe²⁺ + 4OH^-  → 2Fe (OH)₂

Järnoxiden reagerar med syre och ger röd rost, Fe₂O₃.H₂O

På grund av reaktionens elektrokemiska natur hjälper upplösta elektrolyter i vatten reaktionen. Rost förekommer snabbare i saltvatten än till exempel i rent vatten.

Tänk på syrgas, O₂, är inte den enda syrekällan i luft eller vatten. Koldioxid, CO₂, innehåller också syre. Koldioxid och vatten reagerar och bildar svag kolsyra. Kolsyra är en bättre elektrolyt än rent vatten. När syran attackerar järnet bryts vatten till väte och syre. Fritt syre och upplöst järn bildar järnoxid och släpper elektroner som kan rinna till en annan del av metallen. När rostningen börjar fortsätter den att korrodera metallen.

Förhindrar rost

Rost är sprött, bräckligt, progressivt och försvagar järn och stål. För att skydda järn och dess legeringar mot rost måste ytan separeras från luft och vatten. Beläggningar kan appliceras på järn. Rostfritt stål innehåller krom, som bildar en oxid, ungefär som hur järn bildar rost. Skillnaden är att kromoxiden inte flingar bort, så den bildar ett skyddande skikt på stålet.