Πώς να γράψετε την ισορροπημένη χημική αντίδραση για τη σκουριά του σιδήρου
Η σκουριά είναι γεγονός της ζωής στη Γη καθώς και σε τουλάχιστον έναν άλλο πλανήτη στο ηλιακό σύστημα:τον Άρη. Η κοκκινωπή απόχρωση αυτού του πλανήτη οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στην παρουσία οξειδίου του σιδήρου, ή σκουριάς, στην επιφάνειά του. Η σκουριά είναι το αποτέλεσμα του συνδυασμού του σιδήρου με το οξυγόνο σε μια διαδικασία που ονομάζεται οξείδωση, και η παρουσία σκουριάς στον Άρη υποδηλώνει ότι μπορεί να υπήρχε περισσότερο μοριακό οξυγόνο στον πλανήτη στο παρελθόν, αν και διοξείδιο του άνθρακα, που είναι το κύριο συστατικό του Άρη Η παρούσα ατμόσφαιρα, μπορεί επίσης να παρέχει οξυγόνο. Εκτός από το αέριο οξυγόνο, ο σχηματισμός σκουριάς χρειάζεται νερό γιατί είναι μια διαδικασία δύο σταδίων. Αυτό είναι μια ένδειξη ότι το νερό μπορεί να ήταν άφθονο στον Άρη εδώ και πολύ καιρό.
TL;DR (Πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα; Δεν έχω διαβάσει)
Ο σχηματισμός σκουριάς απαιτεί σίδηρο, νερό και οξυγόνο. Αν και είναι μια πολύπλοκη διαδικασία, η χημική εξίσωση είναι απλά 4Fe + 3O2 + 6H2 O → 4Fe(OH)3 .
Το πρώτο βήμα:Οξείδωση του στερεού σιδήρου
Είναι γνωστό ότι η σκουριά εμφανίζεται όταν αφήνετε νερό σε ένα μεταλλικό εργαλείο ή το αφήνετε εκτεθειμένο σε υγρό αέρα. Αυτό συμβαίνει επειδή το πρώτο βήμα στη διαδικασία σκουριάς περιλαμβάνει τη διάλυση του στερεού σιδήρου σε διάλυμα. Ο τύπος για αυτό είναι:
Fe(s) → Fe(aq) + 2e
Τα ηλεκτρόνια που παράγονται από αυτή την αντίδραση συνδυάζονται με ιόντα υδρογόνου στο νερό καθώς και με διαλυμένο οξυγόνο για να παράγουν νερό:
4e + 4H(aq) + O2 (aq) → 2H2 O(l)
Αυτές οι δύο αντιδράσεις παράγουν νερό και ιόντα σιδήρου(II), αλλά όχι σκουριά. Για να σχηματιστεί αυτό, πρέπει να συμβεί μια άλλη αντίδραση.
The Second Step:Formation of Hydrated Iron Oxide (Rust)
Η κατανάλωση ιόντων υδρογόνου που συμβαίνει καθώς διαλύεται ο σίδηρος αφήνει μια υπεροχή ιόντων υδροξειδίου (ΟΗ) στο νερό. Τα ιόντα σιδήρου(II) αντιδρούν μαζί τους για να σχηματίσουν πράσινη σκουριά:
Fe(aq) + 2OH(aq) → Fe(OH)2 (s)
Αυτό δεν είναι το τέλος της ιστορίας. Τα ιόντα σιδήρου (II) συνδυάζονται επίσης με υδρογόνο και οξυγόνο στο νερό για να παράγουν ιόντα σιδήρου (III):
4Fe(aq) + 4H(aq) + O2 (aq) → 4Fe(aq) + 2H2 O(l)
Αυτά τα ιόντα σιδήρου είναι υπεύθυνα για το σχηματισμό της κοκκινωπής απόθεσης που σταδιακά τρώει τις τρύπες στα αμαξώματα των αυτοκινήτων και τις μεταλλικές στέγες παγκοσμίως. Συνδυάζονται με τα επιπλέον ιόντα υδροξειδίου για να σχηματίσουν υδροξείδιο σιδήρου(III):
Fe(aq) + 3OH(aq) → Fe(OH)3
Αυτή η ένωση αφυδατώνεται για να γίνει Fe2 O3 .H2 Ον , που είναι ο χημικός τύπος για τη σκουριά.
Γράφοντας την Ισορροπημένη Εξίσωση
Εάν σας ενδιαφέρει να γράψετε μια ισορροπημένη εξίσωση για ολόκληρη τη διαδικασία, χρειάζεται μόνο να γνωρίζετε τα αρχικά αντιδρώντα και τα προϊόντα της αντίδρασης. Τα αντιδρώντα είναι ο σίδηρος (Fe), το οξυγόνο (O2). ) και νερό (H2 O), και το προϊόν είναι υδροξείδιο σιδήρου (III) Fe(OH)3 , άρα Fe + O2 + H2 O → Fe(OH)3 . Σε μια ισορροπημένη εξίσωση, πρέπει να εμφανίζεται ο ίδιος αριθμός ατόμων οξυγόνου, υδρογόνου και σιδήρου και στις δύο πλευρές της εξίσωσης. Ισορροπήστε τον αριθμό των ατόμων υδρογόνου πολλαπλασιάζοντας τον αριθμό των μορίων του νερού με 6 και τον αριθμό των μορίων του υδροξειδίου κατά 4. Στη συνέχεια, πρέπει να πολλαπλασιάσετε τον αριθμό των O2 τα μόρια κατά 3 και ο αριθμός των ιόντων Fe κατά 4. Το αποτέλεσμα είναι:
4Fe + 3O2 + 6H2 O → 4Fe(OH)3
