يعد الصدأ مصطلح عام يطلق على ناتج تفاعل المعادن والماء والهواء مع بعضهم البعض خلال فترة زمنية طويلة ويتميز باللون الأحمر النحاسي، ويمكن أن يستغرق صدأ المعادن فترة تتراوح من أيام إلى شهور وأعوام حتى يظهر، ولأن الطلاب يدرسون عملية الصدأ بالتفصيل يبحثون عن إجابة لأسئلتهم المختلفة مثل أي غاز قد يسبب الصدأ على علبة معدنية خصوصًا أن الهواء الجوي مكون من عدة غازات لذلك يريدون التوصل للغاز الذي له الدور الرئيسي في عملية الصدأ.
أي غاز قد يسبب الصدأ على علبة معدنية
يحدث صدأ العلبة المعدنية إذا تم تركها في الماء والهواء لفترة معينة وهذا لتفاعل العناصر المتواجدة بهم مع مادة العلبة، ولأن كثيرًا ما تثار الأسئلة حول صدأ المعادن يريد الطلاب الدارسين لعلم الكيمياء معرفة أي من الغازات المتواجدة في الجو هي ما تسبب صدأ المعادن والإجابة عن هذا السؤال هو غاز الأكسجين، حيث توصل العلماء لتلك النتيجة بعد عدة أبحاث قاموا بها حول غازات الهواء الجوي والمتمثلة في الأكسجين والهيدروجين والنيتروجين والهيليوم، ولقد وجدوا أن الإجابة عن أسئلتهم تدور حول غاز الأكسجين والذي يتفاعل مع الحديد مكونا أكسيد الحديد أو ما يعرف بإسم الصدأ.
كيف تحدث عملية الصدأ؟
يتفاعل الأكسجين والماء مع الحديد ليكونا أكسيد الحديد، وهذا لأنه بطبيعته سريع التفاعل مع أكسجين الهواء الجوي، ولهذا يوجد الحديد النقي بكمية قليلة بالطبيعة، وهناك آلية محددة توضح طريقة حدوث عملية الصدأ وهي كالآتي:
- تلتقي بعض قطرات الماء بقطعة حديد.
- يتحد الماء مع Co2 المتواجد في الهواء نظرًا لأنه إلكتروليت جيد وهذا يتسبب في إنتاج حمض كربونيك ضعيف.
- يذيب حمض الكربونيك النقطة التي يتواجد عليها في قطعة الحديد.
- ينفصل الماء لجزيئاته الأساسية وهي الأكسجين والهيدروجين.
- يحدث تفاعل ما بين الحديد المذاب والأكسجين الحر لينتج أكسيد الحديد.
- ينتج عن تشكيل أكسيد الحديد تحرر لبعض الإلكترونات التي تنتقل لكاثود الحديد والذي يمكن أن يكون معدن قليل أو جيد التفاعل معه.
طرق حماية المعادن من الصدأ
يمكن منع حدوث عملية صدأ المعادن عبر الحماية الجلفانية والتي تتم بوضع أنود ذواب على قطع الحديد لتمتص جزيئات الأكسجين المنتشرة قبل أن تصل إليه وهذا يمنع تكون الأكاسيد التي تتسبب في الصدأ، بجانب إمكانية تغليف المعادن بعناصر المقاومة لصدأ الحديد مثل الكروم والفولاذ لأنه يمثل مشكلة كبيرة وخطر كارثي على المعدات والهياكل الحديدية بسبب تكوينه لتشوهات وأضرار وتآكل تؤدي إلى الكثير من المشكلات فيما بعد، ولهذا من الأفضل طلاء أي هياكل حديدية بدهان أو طلاء يمنع تلامس الإلكترونات والحديد ويمنع اتصال الأكسجين به.
المصدر: وكالات
