Hvordan man skriver den afbalancerede kemiske reaktion til rustning af Iron

Rust er en livsfaktor på jorden såvel som mindst en anden planet i solsystemet: Mars. Den rødlige tinge af denne planet skyldes i høj grad tilstedeværelsen af ​​jernoxid eller rust på overfladen. Rust er et resultat af kombinationen af ​​jern med ilt i en proces kaldet oxidation, og tilstedeværelsen af ​​rust på Mars antyder, at der måske tidligere har været mere molekylært oxygen på planeten, selv om carbondioxid, som er hovedkomponenten i Mars 'nuværende atmosfære, kan også levere ilt. Udover luftformigt ilt kræver dannelsen af ​​rust vand, fordi det er en to-trins proces. Det er en indikation af, at vandet har været rigeligt på Mars for længe siden.

TL; DR (for længe, ​​ikke læst)

Rustdannelsen kræver jern, vand og ilt. Selv om det er en kompleks proces, er den kemiske ligning simpelthen 4Fe + 3O _{2 + 6H 2O → 4Fe (OH) 3.}

Det første trin: Oxidation af fast jern

Det er almindeligt kendt, at rust opstår, når du forlader vand på et metalredskab, eller du lader det udsættes for fugtig luft. Det skyldes, at det første trin i rustingsprocessen indebærer opløsning af fast jern til opløsning. Formlen for dette er:

Fe (s) → Fe ^{2+ (aq) + 2e -}

De elektroner, der produceres ved denne reaktion, kombineres med hydrogenioner i vand og med opløst ilt for at producere vand:

4e ^{- + 4H + (aq) + O _{2 (aq) → 2H 2O (l) < Br>}}

Disse to reaktioner producerer vand og jern (II) ioner, men ikke rust. For at der skal danne en anden reaktion, skal der ske en anden reaktion.

Det andet trin: dannelse af hydratiseret jernoxid (rust)

Forbruget af hydrogenioner, der forekommer som jernopløser, efterlader en overvejende faktor af hydroxid (OH ^{-) ioner i vandet. Jern (II) ionerne reagerer med dem for at danne grøn rust:}

Fe ^{2+ (aq) + 2OH - (aq) → Fe (OH) ₂}

Det er ikke slutningen på historien. Jern (II) ioner kombinerer også med hydrogen og ilt i vandet for at fremstille jern (III) ioner:

4Fe ^{2+ (aq) + 4H + (aq) + O < sub> 2 (aq) → 4Fe 3+ (aq) + 2H _{2O (l)}}

Disse jernioner er ansvarlige for dannelsen af ​​det rødlige depositum, der gradvist spiser huller i autolegemer og metal tagdækning over hele verden. De kombinerer med ekstrahydroxidionerne for at danne jern (III) hydroxid:

Fe ^{3+ (aq) + 3OH - (aq) → Fe (OH) ₃}

Denne forbindelse dehydreres for at blive Fe _{2O 3.H 2O, som er den kemiske formel for rust.}

Skrivning af den balancerede ligning

Hvis du er interesseret i at skrive en afbalanceret ligning for hele processen, du behøver kun at kende de oprindelige reaktanter og reaktionsprodukterne. Reaktanterne er jern (Fe), oxygen (O _{2) og vand (H 2O), og produktet er jern (III) hydroxid Fe (OH) 3, så Fe + O 2 + H 2O → Fe (OH) 3. I en afbalanceret ligning skal det samme antal ilt-, hydrogen- og jernatomer forekomme på begge sider af ligningen. Balancer antallet af hydrogenatomer ved at multiplicere antallet af vandmolekyler med 6 og antallet af hydroxidmolekyler med 4. Du må derefter multiplicere antallet af O 2 molekyler med 3 og antallet af Feioner med 4. Den Resultatet er:}

4Fe + 3O _{2 + 6H 2O → 4Fe (OH) 3}