铁锈与氧化铁

铁锈与氧化铁


发布日期: 2016-10-24 更新日期: 2016-12-09 编辑:xuzhiping 浏览次数: 12150

标签:

摘要: 钢铁制品的致命弱点是容易锈蚀,全世界每年由于生锈而报废的钢材数量十分可观,至于钢铁设备因为锈蚀而影响使用的现象则更是司空见惯。 铁为什么会生锈?有人说是因为有水的缘故。例如农具、厨刀等沾了水,就会产生一层红棕色的铁锈。可是把铁器浸在“纯水”中却又能长期存放,不...

钢铁制品的致命弱点是容易锈蚀,全世界每年由于生锈而报废的钢材数量十分可观,至于钢铁设备因为锈蚀而影响使用的现象则更是司空见惯。

铁为什么会生锈?有人说是因为有水的缘故。例如农具、厨刀等沾了水,就会产生一层红棕色的铁锈。可是把铁器浸在“纯水”中却又能长期存放,不生镑。有人说是因为空气中的氧气的缘故,但铁器在干燥的空气中照样经久不生锈。只有当铁器上沾了水或其他物质,同时又在空气中才会很容易生锈。

原来铁是一种活泼的金属,它非常容易失去电子,如果在铁的周围有接受电子的物质,这种反应就进行得很快。铁在有水、有氧时容易生锈。铁失去电子后形成的亚铁离子,可以与OH-进行反应,生成白色的氢氧化亚铁,而氢氧化亚铁又可进一步被氧化为红棕色的氢氧化铁。

氢氧化铁失水后就转变为氧化铁,或者吸收二氧化碳气体成为碱式碳酸铁。

铁生锈是一个很复杂的化学过程。铁锈在化学上被称为“水合氧化铁”呈棕黄色,质地疏松,海绵状。据说,一块铁完全转变为铁锈,体积大约可以增加8倍。

钢铁表面的铁锈由于影响钢铁的加工和利用,工业上常用稀盐酸来洗除,俗称“酸洗”。

铁锈如果弄脏了衣物,也会留下黄色的锈斑。要洗除衣服上的锈斑,如用盐酸会腐蚀衣物的纤维,所以最好选用草酸。因为草酸的酸性不仅能够溶解铁锈,而且对铁离子具有还原作用,而对衣物纤维的腐蚀性也很小,因此常用草酸洗除衣物上的锈迹。后来,化学家又发现了一种除锈良药,它就是氟化氢铵。

氟化氢铵不仅能够洗除衣物上的锈迹,也可以用于铁器表面除锈。例如,用15%的氟化氢铵水溶液制成的除锈水,将它蘸在布条上用于擦拭自行车或其他铁制用品上的铁锈,可以立刻见效。这种除锈水(氟化氢铵溶液)也可用氨水和氢氟酸自行配制。例如,取25%氨水2份(密度为0.91克/毫升)和30%氢氟酸(密度1.1克/毫升)3份,二者混合即成(注意:氢氟酸有很强的毒性,并对玻璃有腐蚀性)。

氧化铁在工业上也有十分重要的应用,例如制作录音磁带就是它的用途之一。

目前,制造磁带用的磁粉主要有两种:一种是氧化铁,用它制成的磁带称为“铁带”;另一种是二氧化铬,用它制成的磁带又称“铬带”。如果先用氧化铁磁粉涂一层,再涂上一层二氧化铬,这样制成的磁带就是“铬铁带”,又称“混合带”。

值得一提的是,三氧化二铁有两种不同类型的晶体。一种是阿尔法三氧化二铁,它是顺磁性物质,因此只能微弱地被外磁场吸引。一旦撤去了外磁场,它就不再是永久磁体,所以它不能用来生产磁带。另一种是伽马三氧化二铁,它是一种茶褐色的粉末,并具有优良的铁磁性质。它能被外磁场强烈地吸引,同时在外磁场作用下被磁化为永久磁体,因此它可以制成磁粉后用于生产磁带。所以,用三氧化二铁生产磁带,关键就在于将它炼制成伽马晶体。

你见过铁匠打铁吗?你是否留意打铁飞溅的火花落地以后,顿时会变成蓝色的铁屑。还有枪械、刮胡子用的刀片、自行车的链条、钟表的发条等,它们几乎都有一件乌蓝发亮的外衣。铁器表面这些发蓝物质的化学成分就是四氧化三铁。它是一层致密的保护层,可以防止铁被锈蚀。

那么,钢铁制品是怎样穿上这件乌蓝色外衣的呢?这在工业上称为“发蓝工艺”。一般先将钢铁制件表面抛光,然后放入温度为140~150°C的碱性、氧化性溶液中进行氧化处理,使钢铁表面逐渐生成四氧化三铁的氧化膜

钢铁制品表面生成了一层蓝黑色的四氧化三铁薄膜以后,如再将它放在100~110°C的锭子油中浸渍,使四氧化三铁表面的微孔被一层油膜充填,这样不但能够增强抗腐蚀能力,同时可以增加光泽,使外观更加好看。

三氧化二铁与四氧化三铁都是铁的氧化物,前者对钢铁产业产生致命的危害,而后者则成了钢铁的保护外衣。在日常生活中还有一个三氧化二铁转化为四氧化三铁的有趣故事。

在自然界,铁的化合物几乎随处可见,土壤中也有不少铁的化合物。所以,当人们用黏土制成砖瓦土坯,入窑后在高温下一烧,其中大部分铁的化合物便转化成三氧化二铁,使砖瓦呈现红色,称为“红砖”。如果砖瓦在窑中烧到后期,趁热从窑的顶部向下浇一次水,然后再生火加温,结果红色的砖瓦就会变成了青灰色,称为“青砖”。

这是为什么?原来从窑顶浇水可使水与碳在髙温下反应生成还原性气体一氧化碳和氢。

一氧化碳和氢可将三氧化二铁还原为蓝灰色的氧化亚铁和四氧化三铁,它们与黏土以及炭混合在一起,便显青灰色。因此“红砖”转变为“青砖”实际上是由于铁的氧化物的变化所致。

关注公众号
获取免费资源

随机推荐


Copyright © Since 2014. 开源地理空间基金会中文分会 吉ICP备05002032号

Powered by TorCMS

OSGeo 中国中心 邮件列表

问题讨论 : 要订阅或者退订列表,请点击 订阅

发言 : 请写信给: osgeo-china@lists.osgeo.org