Zang

Zang - temir oksidi, odatda suv yoki havo namligining katalitik ishtirokida temir va kislorodning reaksiyasi natijasida hosil bo'lgan qizil-jigarrang oksid. Zang suvli temir (III) oksidi (Fe2O3 · nH2O) va temir (III) oksidi-gidroksidi (FeO(OH), Fe(OH)3) dan iborat va odatda tozalangan temirning korroziyasi bilan bog'liq.

Yetarli vaqt hisobga olinsa, suv va kislorod ishtirokida har qanday temir massasi oxir-oqibat butunlay zangga aylanishi mumkin. Yuzaki zang odatda xiralashgan va mo'rt bo'lib, uning ostidagi temirni himoya qilmaydi. Zanglash - bu elementar temir va uning po'lat kabi qotishmalarining korroziyasi uchun umumiy atama. Ko'pgina boshqa metallar ham xuddi shunday korroziya hodisasiga uchraydi, ammo hosil bo'lgan oksidlar odatda "zang" deb nomlanmaydi.

Zangning bir necha shakllari ham tashqi ko’rinishi, ham spektroskopiya bilan ajralib turadi va turli sharoitlarda hosil bo'ladi. Zangning boshqa shakllariga kislorodsiz muhitda temir va xlorid o'rtasidagi reaksiyalar natijasi kiradi. Yashil zang hosil qiluvchi suv osti beton ustunlarida ishlatiladigan armatura bunga misoldir. Garchi zanglash odatda temirning salbiy tomoni bo'lsa-da, “barqaror zang” deb nomlanuvchi zangning o'ziga xos shakli jismning yuqori qismida yupqa zang qoplamiga ega bo'lishiga olib keladi. Agar past nisbiy namlikda saqlansa, "barqaror" qatlamni quyida joylashgan temirni himoya qiladi.

 Kimyoviy reaksiyalar 
Zang - temir oksidi va gidroksidlari to’plamining umumiy nomi , temir yoki temir moddasi bo'lgan ba'zi qotishmalar uzoq vaqt davomida kislorod va namlik ta'sirida bo'lganda paydo bo'ladi. Vaqt o'tishi bilan,kislorod metall bilan qo'shilib, zang deb ataladigan yangi birikmalarni hosil qiladi. Garchi zangni odatda "oksidlanish" deb atash mumkin bo'lsa-da, bu atama ancha umumiy bo'lib, reaksiyaning bir qismi sifatida elektronlarning yo'qolishi yoki oksidlanish darajasining oshishi bilan bog'liq ko'plab jarayonlarni tavsiflaydi. Bu reaksiyalarning eng mashhuri kislorodni o'z ichiga oladi, shuning uchun "oksidlanish" deb ataladi. "Zang" va "zanglash" atamalari faqat temir va undan hosil bo'lgan mahsulotlarning oksidlanishini anglatadi. Ko'pgina boshqa oksidlanish reaksiyalari mavjud bo'lib, ular temirni o'z ichiga olmaydi yoki zang hosil qilmaydi. Faqat temir yoki temir o'z ichiga olgan qotishmalar zanglashi mumkin. Biroq, boshqa metallar ham xuddi shunday tarzda korroziya hodisasiga uchraydi.

Zanglash jarayonining asosiy katalizatori suvdir. Temir yoki po'latning tuzilishi qattiq bo'lib ko'rinishi mumkin, ammo suv molekulalari har qanday ochiq metallning mikroskopik chuqurlari va yoriqlariga kirib borishi mumkin. Suv molekulalarida mavjud bo'lgan vodorod atomlari boshqa elementlar bilan qo'shilib, kislotalarni hosil qilishi mumkin, bu esa oxir-oqibat ko'proq metall ta'sirlashishiga olib keladi. Agar tuzli suvda bo'lgani kabi xlorid ionlari mavjud bo'lsa, korroziya hodisasi tezroq sodir bo'ladi. Shu bilan birga, kislorod atomlari metall atomlari bilan birlashib, oksid birikmasini hosil qiladi. Atomlar birlashganda, ular metallni zaiflashtiradi, hamda metall strukturasi mo'rtlashadi va maydalanadi.

 Temirning oksidlanish reaksiyasi 
Temir suv va kislorod bilan ta’sirlashganda zanglash hodisasi kuzatiladi. Agar tuz mavjud bo'lsa, masalan, dengiz suvi yoki tuz purkagichida, kimyoviy reaksiyalar natijasida temir tezroq zanglaydi. Temir metaliga toza suv yoki quruq kislorod nisbatan ta'sir qilmaydi. Temir oksidi qatlamining zangga aylanishi ikkita moddaning, odatda kislorod va suvning birgalikdagi ta'siridan kelib chiqadi.

Korroziya hodisasiga sodir bo’ladigan eritmalardan biri suvdagi oltingugurt dioksidi va karbonat angidriddir. Bunday korroziya sharoitida temir gidroksidining bir necha turlari hosil bo'ladi. Temir oksidlaridan farqli o'laroq, gidroksidlar quyma metallga yopishmaydi. Ular hosil bo'lishi va sirtdan parchalanishi natijasida yangi temir paydo bo'ladi va korroziya jarayoni butun temir iste'mol qilinmaguncha yoki tizimdagi kislorod, suv, karbonat angidrid yoki oltingugurt dioksidi butunlay chiqarib tashlanmaguncha davom etadi.

Temir zanglaganda, oksidlar asl metallga qaraganda ko'proq hajmni egallaydi; bu kengayish temirdan yasalgan tuzilmalarga zarar yetkazadigan ulkan kuchlarni keltirib chiqarishi mumkin.

 Bog'langan reaksiyalar 
Temirning zanglashi elektrokimyoviy jarayon bo'lib, elektronlarning temirdan kislorodga o'tishi bilan boshlanadi. Temir qaytaruvchi vositadir (elektronlarni beradi), kislorod esa oksidlovchi vositadir (elektronlarni oladi). Korroziya tezligiga suv ta'sir qiladi va elektrolitlar tomonidan tezlashtiriladi. Asosiy reaksiya kislorodning qaytarilishidir:

 O2 + 4e− + 2H2O → 4 OH−

U gidroksid ionlarini hosil qilganligi sababli, bu jarayonga kislotalik muhit kuchli ta'sir qiladi. Xuddi shunday, ko'pchilik metallarning kislorod bilan korroziyasi past pH (yuqori kislotalik muhit)da tezlashadi. Yuqoridagi reaksiya uchun elektronlarni temirning oksidlanishini ta’mirlaydi:

 Fe → Fe 2+ + 2 e -

Quyidagi oksidlanish-qaytarilish reaksiyasi suv ishtirokida ham sodir bo'ladi va zang paydo bo'lishi uchun juda muhimdir:

 4 Fe2+ + O2 → 4 Fe3+ + 2 O2−

Bundan tashqari, quyidagi ko'p bosqichli kislota-asos reaksiyalari zang hosil bo'lishiga ta'sir qiladi:

 Fe2+ + 2  H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2  H+ Fe3+ + 3  H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3  H+

quyidagi suvsizlanish muvozanatlari kabi:

 Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O  2 FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O

Yuqoridagi tenglamalardan ko'rinib turibdiki, korroziya mahsulotlari suv va kislorod mavjudligi bilan bog'liq. Cheklangan erigan kislorod temir (II) o'z ichiga olgan materiallarni, jumladan FeO va magnetitni (Fe3O4) hosil qiladi  Yuqori kislorod konsentratsiyasi Fe (OH) 3−xOx⁄2 nominal formulalari bo'lgan temir materiallarni hosil qiladi. Zangning tabiati vaqt o'tishi bilan o'zgaradi, bu qattiq moddalarning reaksiyalarining sekin tezligini aks ettiradi.

Bundan tashqari, bu murakkab jarayonlar zang hosil bo'lishini tezlashtiradigan elektrolitlar bo'lib xizmat qiluvchi Ca2+ kabi boshqa ionlarning mavjudligi bilan o’zgarishi mumkin.

Zanglashning boshlanishini laboratoriya sharoitida ferroksil indikator eritmasi yordamida ham aniqlash mumkin. Eritma ham Fe2+ ionlarini, ham gidroksil ionlarini aniqlaydi. Fe2+ ionlari va gidroksil ionlarining hosil bo'lishi mos ravishda ko'k va pushti dog'lar bilan ko'rsatilgan.

 Oldini olish 
Temir va po'latdan yasalgan buyumlarning keng qo'llanilishi va ahamiyati tufayli zangning oldini olish yoki sekinlashtirish bir qator ixtisoslashgan texnologiyalarda asosiy iqtisodiy faoliyatning asosi hisoblanadi. Usullarning qisqacha sharhi bu yerda keltirilgan; batafsil yoritish uchun o'zaro havola qilingan maqolalarga qarang.

Zang havo va suv o'tkazuvchan, shuning uchun zang qatlami ostidagi ichki metall temir zanglashda davom etadi. Shunday qilib, zangning oldini olish zang shakllanishiga to'sqinlik qiladigan qoplamalarni talab qiladi.