برای انجام تحقیق در مورد وسایل آهنی در هوای مرطوب سریع تر زنگ میزنند یا در هوای خشک که مربوط به درسی از علوم پایه پنجم است، ادامه مطلب را مطالعه کنید.
زنگ زدن آهن یکی از تغییرات شیمیایی رایجی است که در اثر تماس آهن با اکسیژن و رطوبت هوا اتفاق می‌افتد. به همین دلیل، وسایل آهنی معمولاً در محیط‌های مرطوب سریعتر از محیط‌های خشک زنگ میزنند. عواملی مانند میزان رطوبت، دما، بارندگی و مدت‌زمان تماس با آب و هوا می‌توانند بر سرعت زنگ‌زدگی تأثیر بگذارند.
اما چرا آهن در هوای مرطوب زنگ میزند و آیا وسایل آهنی در هوای خشک هم دچار زنگ‌زدگی می‌شوند؟ در این مطلب با یک تحقیق ساده و کاربردی متناسب با درس علوم پنجم دبستان، علت زنگ زدن آهن در هوای مرطوب و تفاوت آن با هوای خشک را بررسی می‌کنیم.
فرآیند زنگ آهن و نکات مهم
آزمایشات نشان می‌دهد که آب و بخار آب موجود در هوا به عنوان الکترولیت، در تماس با آهن و کربن دی اکسید؛ اسید کربنیک را تولید می‌کند. این اسید خاصیت خورندگی دارد و آهن را در خود حل می‌کند؛ سپس آب به مولکول‌های سازنده اش (اکسیژن و هیدروژن) تبدیل می‌شود و این اکسیژن آزاد با آهن ترکیب شده و زنگ آهن را تولید می‌کند.
کشف زنگ آهن کامل اتفاقی رخ داد، در سال۱۹۱۳ فردی به نام” هری بریرلی” که در ذوب فلزات تخصص داشت؛ به دنبال فلزی مناسب برای ساخت لوله تفنگ می‌گشت. وی با ترکیب فلزات گوناگون، آلیاژ‌های مختلفی به دست آورد و پس از انجام آزمایشات آلیاژ‌ها را به کناری انداخت. چند ماه بعد آلیاژ‌های دور ریخته شده را “زنگ زده” یافت.
چرا وسایل آهنی در هوای مرطوب زنگ میزند؟
به علت بالا بودن رطوبت در هوای مرطوب سرعت اکسایش بالا می‌رود. اگر چه تمام باران‌ها سرعت خوردگی را افزایش می‌دهند، باران اسیدی آن را خیلی بیشتر می‌کند. زنگ زدگی در آب و هوای گرم و خشک در مقایسه با هوای مرطوب، بسیار کمتر است. در مناطقی که باران کم می‌بارد هوا، رطوبت کمی دارد. ماشین‌ها در مناطق خشک دوام بیشتری دارند و دیرتر زنگ زده می‌شوند.
آهن و وسایل آهنی در هوای مرطوب سریع تر زنگ میزنند یا در هوای خشک؟
فکر می‌کنیم با توجه به نکات گفته شده جواب سوال خود را یافته باشید. رطوبت تاثیر مستقیمی بر سرعت و شدت زنگ زدن آهن دارد. بنابراین وسایل آهنی در هوای مرطوب سریعتر زنگ میزنند.
زنگ زدن آهن و پدیده خوردگی
زنگ زدگی محصول فرآیندی به نام “خوردگی” است. اگر فلز را دائما خشک نگه داریم احتمال زنگ زدگی بسیار کم است؛ اما اگر آهن به طور مداوم در معرض باران یا رطوبت بالا قرار می‌گیرد به سرعت زنگ زده می‌شود. زنگ زدن آهن در مجاورت هوا در مقایسه با زنگ زدن در مجاورت آب بسیار سریعتر است، دلیل این امر اینست که آهن برای اکسایش یافتن به هردو عامل اکسیژن و آب نیاز دارد، اما در آب سطح اکسیژن بسیار کمی وجود دارد. سرعت زنگ زدن آهن در مجاورت هوا با توجه به میزان رطوبت هوا، متفاوت است.
مس و برنز به دلیل اینکه فاقد هرگونه آلیاژ آهن هستند، زنگ نمی‌زنند و فولاد دارای بیشترین سرعت زنگ زدگی در بین دیگر عناصر است. اگر نمک، سفید کننده و سرکه در آب محلول شوند، خورندگی را تشدید می‌کنند.
انواع زنگ آهن
تشخیص نوع زنگ به شناسایی دلیل آن کمک می‌کند؛ انواع زنگ عبارتند از:
۱) زنگ آهن قرمز: زنگ زدگی آهن (III) اکسید به علت قرار گرفتن در معرض اکسیژن و آب زیاد به رنگ قرمز است.
۲) زنگ آهن زرد: این حالت در نتیجه قرار گرفتن در رطوبت بسیار بالا است و اغلب در قسمت‌های محصور قطعات و تجهیزات فلزی مشاهده می‌شود.
۳) زنگ آهن قهوه‌ای: این نوع زنگ زدگی از ترکیب آهن III اکسید با اکسیژن بالا و رطوبت کم بوجود می‌آید.
۴) زنگ آهن سیاه: این نوع زنگ زدگی به علت ترکیب آهن III اکسید با اکسیژن محدود و رطوبت کم بوجود می‌آید.
روش های جلوگیری از زنگ زدن آهن
برای جلوگیری از آهن در مقابل زنگ آهن از چند روش استفاده می‌شود:
۱) استفاده از پوشش رنگ و جلا: استفاده از یک لایه رنگ روی آهن از زنگ زدگی آن جلوگیری می‌کند.
۲) پوشش اکسید فلز: اکسید آلومینیومی از نفوذ هرگونه رطوبت جلوگیری می‌کند.
۳) پوشش گالوانیزه: در این حالت از آهن را با عنصر روی آبکاری می‌کنند.
۴) پوشش قلع: قلع از عناصریست که به راحتی اکسایش می‌شود، اما پس از اکسایش؛ در مقابل اتمسفر بسیار مقاوم می‌شود.
۵) پوشش تبدیلی: در این حالت با استفاده از فسفات و کرومات نامحلول به همراه مقدار مشخصی محلول اسید سولفوریک و نمک‌های فسفات بر روی سطح خارجی آهن از زنگ زدگی آهن جلوگیری می‌کند.
البته امروزه با پیشرفت تکنولوژی بیشتر کشور‌ها به تولید آهن زنگ نزن روی آورده اند. این نوع آهن هیچ‌گاه دچار خوردگی نمی‌شود و حتی خاصیت خود ترمیمی دارد.
