Inhoud
Roest op een nagel is het resultaat van een chemische reactie die van verschillende factoren afhangt. Deze factoren houden rechtstreeks verband met de aard van de nagel en de omgeving. Een poreuze, ongecoate ijzeren spijker in een zuur en heet medium met veel ionen om in wisselwerking te treden met het oppervlak is de situatie waarin deze sneller zal roesten.
Belang
Nagels zijn enkele van de verschillende metalen voorwerpen die onderhevig zijn aan roest. Ook bekend als corrosie, veroorzaakt het chemische schade aan metalen voorwerpen en kan het leiden tot verlies van structurele integriteit en defecten. Storingen kunnen voertuigen, huizen, bruggen en diverse consumptiegoederen beschadigen. De chemische reactie van roest is de oxidatie (verlies van elektronen) van ijzer.
De chemie van roest
IJzeroxidatie begint met het verlies van elektronen waarbij ijzer in oplossing betrokken is. Deze elektronen produceren hydroxide-ionen in aanwezigheid van water en zuurstof. Afhankelijk van het aanwezige zuurstofgehalte heeft het geoxideerde ijzer een positieve lading van +3 (hoog zuurstofgehalte) of +2 (zuurstofarm). Deze ionen zijn onstabiel en zullen blijven reageren met water en zuurstof om ijzeroxide (Fe2O3) te produceren, algemeen bekend als roest.
Ionen
De vorming en reacties van de ionen zijn van het grootste belang voor het verhogen van de roestsnelheid. De vorming van ijzerionen kan worden verhoogd door zure omstandigheden en de aanwezigheid van andere ionen (elektrolyten). In zure oplossingen zijn er meer waterstofionen (H +), deze ionen halen elektronen uit het ijzer, dus de toename van de zuurgraad verhoogt de productie van ijzerionen en dus de vorming van roest. De toevoeging van zouten aan water genereert ook ionen die elektronen uit het ijzer kunnen verwijderen, wat vergelijkbare resultaten oplevert.
Temperatuur
Temperatuur is een maat voor beweging. Op atomair en moleculair niveau zorgt de temperatuurstijging voor een toename van de interactiesnelheid. Dit kan leiden tot een verhoogde reactiesnelheid. Door de temperatuur van de roestvormingsreactie te verhogen, neemt de moleculaire mobiliteit van water, waterstof en hydroxide toe, waardoor de productie van ionen en de vorming van roest kan toenemen.
Structuur
De structuur van de nagel is een andere factor bij de vorming van roest. Dit komt door het verschil in het aan water blootgestelde oppervlak en de daarin aanwezige ionen. Dit is belangrijk omdat 10 spijkers met hetzelfde basisontwerp (op een schaal van 1/10 van de maat) sneller roesten dan een enkele spijker met dezelfde massa. Daarom zal, ondanks dat de verschillende nagels dezelfde massa hebben, hun blootgestelde oppervlak de snelheid van roestvorming direct wijzigen.
Preventie
De eerste verdedigingslinie tegen roest is het creëren van een barrière tussen de nagel en het vocht in de lucht. Dit kan een coating van olie, verf of verzinken zijn. IJzerplaat bestaat uit een zinklaag die een fysische en chemische barrière vormt tegen roestvorming. Bovendien zal het omkeren van de omstandigheden voor roestvorming dit voorkomen - alkalische oplossingen en lage temperaturen.
