Oxidación del hierro es el proceso por el cual se produce el óxido. El óxido en química es un compuesto químico que se forma por la oxidación del hierro y es de color marrón rojizo. El óxido se forma cuando el hierro reacciona con el agua en presencia de ésta.
La oxidación del hierro es muy perjudicial para diversas máquinas y otros equipos fabricados con hierro, ya que los debilita y disminuye la vida útil de la máquina. En este artículo, aprenderemos en detalle sobre la oxidación del hierro, los factores que afectan la oxidación del hierro y otros.
Tabla de contenidos
- Oxidación del hierro
- ¿Qué hay detrás de la química de la oxidación del hierro?
- Factores que afectan la oxidación del hierro
- ¿Cuáles son los daños causados por la oxidación de los objetos de hierro?
- ¿Cómo se puede prevenir la oxidación?
- ¿Por qué la oxidación es un fenómeno indeseable?
Oxidación del hierro
La oxidación es el fenómeno de la formación de una capa de color marrón rojizo en la superficie del hierro debido a la acción del aire húmedo, y la capa de color marrón rojizo se conoce como óxido. En pocas palabras, el óxido es una sustancia escamosa de color marrón rojizo que se forma cuando un objeto de hierro se expone al aire húmedo durante un período prolongado de tiempo. La oxidación es el término para este fenómeno. La oxidación es oxidación de hierro.
La oxidación del hierro y el acero es el ejemplo más frecuente de deterioro metálico. corrosión . La oxidación de los sistemas de escape y de la carrocería de los vehículos, de las tuberías de agua y de muchos tipos de estructuras de acero son casos bien conocidos. La acción combinada del aire y el agua sobre el hierro provoca su oxidación. La oxidación no ocurre en aire completamente seco o en aire que está completamente desprovisto de agua. Las condiciones atmosféricas y las contribuciones relativas de los componentes que regulan la oxidación definen la composición particular del óxido. Está compuesto principalmente de óxido férrico hidratado, por lo que la fórmula química del óxido es Fe 2 oh 3 .xH 2 oh .La siguiente respuesta puede caracterizar a grandes rasgos su formación:
4Fe+3O 2 +2xAl 2 O → 2Fe 2 oh 3 .xH 2 oh
La superficie exterior del hierro se oxida primero en presencia de aire húmedo y se deposita una capa de óxido férrico hidratado (óxido) en la superficie. Esta capa es delicada y porosa, y si se vuelve demasiado espesa, puede caerse. Las capas más bajas de hierro quedan expuestas al medio ambiente, provocando su oxidación. El hierro eventualmente pierde su fuerza a medida que continúa el proceso.
¿Qué hay detrás de la química de la oxidación del hierro?
La oxidación del hierro es una reacción de oxidación. Durante la oxidación, el hierro se combina con el oxígeno del aire en presencia de agua para generar Fe.2oh3.xH2O, un óxido de hierro (III) hidratado.
Este óxido de hierro (III) hidratado se conoce como óxido. El óxido está en gran parte hidratado Óxido de hierro (III), Fe 2 oh 3 .xH 2 oh . El color del óxido es marrón rojizo. Todos hemos notado óxido de color marrón rojizo en clavos, tornillos, tuberías y barandillas de hierro. Cuando se expone al aire húmedo, no sólo el hierro, sino también el acero, se oxida. El acero, por el contrario, es más resistente a la oxidación que el hierro.
La oxidación del hierro es un cambio químico
Óxido Se forma cuando el hierro (o una aleación de hierro) se expone al oxígeno en presencia de humedad. Esta reacción no es instantánea; más bien, tiene lugar durante un largo período de tiempo. Los óxidos de hierro se forman cuando los átomos de oxígeno se combinan con los átomos de hierro. Como resultado, los enlaces entre los átomos de hierro en el objeto/estructura se debilitan.
El estado de oxidación del hierro aumenta como resultado de la reacción de oxidación, a la que sigue la pérdida de electrones. El óxido se compone principalmente de dos tipos de óxidos de hierro que difieren en el estado de oxidación del átomo de hierro. Estos son los óxidos:
- El óxido de hierro (II) también se conoce como óxido ferroso. Esta sustancia tiene un estado de oxidación de +2 y la fórmula química FeO .
- El óxido de hierro (III), a menudo conocido como óxido férrico, es un compuesto en el que el átomo de hierro tiene un estado de oxidación de +3. Fe 2 oh 3 es la fórmula química de esta sustancia.
El hierro es un agente reductor, pero el oxígeno es un excelente agente oxidante. Cuando se expone al oxígeno, el átomo de hierro cede electrones fácilmente. La reacción química se describe a continuación:
Fe → Fe 2+ + 2e –
Cuando hay agua presente, el átomo de oxígeno aumenta el estado de oxidación del hierro.
4Fe 2+ +O 2 → 4Fe 3+ +2O 2-
Los cationes de hierro y las moléculas de agua experimentan ahora las siguientes reacciones ácido-base.
Fe 2+ +2H 2 O ⇌ Fe(OH) 2 +2H +
Fe 3+ + 3H 2 O ⇌ Fe(OH) 3 + 3H +
La reacción directa entre los cationes de hierro y los iones hidróxido también produce hidróxidos de hierro.
oh 2 +H 2 O + 4e – → 4OH –
Fe 2+ +2OH – → Fe(OH) 2
Fe 3+ +3OH – → Fe(OH) 3
Los hidróxidos de hierro resultantes ahora están deshidratados, produciendo los óxidos de hierro que forman el óxido. En este proceso intervienen muchos procesos químicos, algunos de los cuales se detallan a continuación.
- Fe(OH) 2 ⇌ FeO + H 2 oh
- 4Fe(OH) 2 +O 2 +xH 2 O → 2Fe 2 oh 3 .(x+4)H 2 oh
- Fe(OH) 3 ⇌ FeO(OH) + H 2 oh
- FeO(OH) ⇌ Fe 2 oh 3 +H 2 oh
Todas las reacciones químicas enumeradas anteriormente tienen una cosa en común: todas requieren la presencia de agua y oxígeno. Como resultado, se puede limitar la cantidad de oxígeno y agua que rodea el metal para evitar la oxidación.
Factores que afectan la oxidación del hierro
Muchos factores contribuyen a la oxidación del hierro, incluida la cantidad de humedad en el aire y el pH del ambiente circundante. Los siguientes son algunos de estos elementos.
- Humedad: La disponibilidad de agua en el medio ambiente limita la corrosión del hierro. La causa más frecuente de oxidación es la exposición a la lluvia.
- El proceso de oxidación se acelera si el pH del ambiente alrededor del metal es bajo. Cuando el hierro se expone a la lluvia ácida, se oxida más rápidamente. La corrosión del hierro se frena con un pH más alto.
- Debido a la presencia de diversas sales en el agua, el hierro se oxida más rápidamente. Muchos iones del agua salada aceleran el proceso de oxidación mediante procesos electroquímicos.
- Impureza: En comparación con el hierro que tiene una variedad de metales, el hierro puro se oxida más lentamente.
El tamaño del objeto de hierro también puede influir en la rapidez con la que se oxida. Un objeto de hierro enorme, por ejemplo, probablemente tenga defectos menores debido al proceso de fundición. Estos defectos proporcionan una plataforma para ataques ambientales al metal.
Experimento para demostrar que el aire y la humedad son esenciales para la oxidación
Procedimiento para demostrar que la oxidación requiere humedad y aire.
- Se deben colocar clavos de hierro limpios en cada uno de los tres frascos de prueba etiquetados A, B y C.
- Llene el tubo de ensayo A con agua del grifo y ciérrelo.
- Llene el tubo de ensayo B con agua destilada caliente, luego agregue aproximadamente 1 ml de aceite y tape el tapón. El aceite flotará en la superficie del agua, evitando que el aire se evapore.
- Llene el tubo de ensayo C con cloruro de calcio anhidro y tape el corcho. La humedad del aire será absorbida por el cloruro de calcio anhidro.
- Espere unos días para que estos tubos de ensayo se asienten antes de observarlos.
Observación
Los clavos de hierro se oxidan en el tubo de ensayo A pero no en los tubos de ensayo B y C, según los resultados. Los clavos del tubo de ensayo A se corroyeron porque estuvieron expuestos tanto al aire como al agua. Las uñas del tubo de ensayo B están expuestas únicamente al agua, pero las uñas del tubo de ensayo C están expuestas al aire seco.
Conclusión
Este experimento demuestra que la oxidación requiere tanto aire (oxígeno) como humedad.
¿Cuáles son los daños causados por la oxidación de los objetos de hierro?
El óxido es permeable y suave, y cuando se desliza de la superficie de un objeto de hierro oxidado, el hierro que está debajo se oxida. Como resultado, la oxidación del hierro es un proceso constante que corroe los artículos de hierro con el tiempo, dejándolos sin valor. La oxidación del hierro causa daños importantes con el tiempo, ya que se utiliza para construir una amplia gama de estructuras y productos, incluidos puentes, rejas, barandillas, portones y carrocerías de automóviles, autobuses, camiones y barcos. No hace falta decir que deberíamos encontrar una manera de evitar que el hierro se oxide.
¿Cómo se puede prevenir la oxidación?
La pérdida de objetos de hierro por oxidación tiene un enorme impacto económico en el país y debe evitarse. Para evitar que los objetos de hierro se oxiden, se emplean diversas técnicas. Para evitar la entrada de aire y agua, la mayoría de las formas requieren cubrir la pieza de hierro con algo. Las siguientes son algunas de las formas más habituales de evitar que el hierro se oxide:
gráfico de asignación de recursos
La oxidación del hierro se puede prevenir pintando:
Recubrir la superficie del hierro con pintura es la forma más popular de evitar que se oxide. Cuando la pintura se coloca sobre la superficie de un objeto de hierro, evita que el aire y la humedad entren en contacto con el objeto, evitando su oxidación. Para evitar la oxidación, se pintan periódicamente rejas de ventanas, barandillas, puentes de hierro, muebles de acero, vagones de ferrocarril y carrocerías de automóviles, autobuses y camiones, entre otras cosas.
La oxidación del hierro se puede prevenir aplicando grasa o aceite:
Cuando se coloca grasa o aceite sobre la superficie de un objeto de hierro, se evita que el aire y la humedad entren en contacto con él, previniendo la corrosión. Por ejemplo, las herramientas y piezas de máquinas de hierro y acero se frotan con grasa o aceite para evitar la corrosión.
La oxidación del hierro se puede prevenir mediante una aleación:
El acero inoxidable se crea cuando el hierro se alea con cromo y níquel. El acero inoxidable es resistente al óxido. Los utensilios de cocina, tijeras y equipos médicos de acero inoxidable, por ejemplo, no se corroen. El acero inoxidable, por otro lado, es demasiado caro para utilizarlo en grandes cantidades.
Escuchar
El estaño no es tóxico y su reactividad es menor que la del hierro. Las latas de comida están enlatadas, lo que implica que tienen una fina capa de estaño. Como resultado, cuando se deposita una fina capa galvanizada de estaño sobre artículos de hierro y acero, los objetos de hierro y acero quedan protegidos de la oxidación. Se utilizan cajas tiffin de estaño porque no son tóxicas y no contaminan los alimentos que contienen. El estañado previene la oxidación del hierro.
esmaltado
El esmaltado es un procedimiento de alta temperatura que implica fusionar vidrio en polvo en un sustrato metálico. Los esmaltes se pueden utilizar en una variedad de superficies, incluidos vidrio y cerámica. El esmaltado previene la oxidación del Hierro.
Galvanización
La galvanización protege los artículos expuestos a una humedad excesiva, como láminas de techo y tuberías, contra la oxidación. La galvanización es la técnica de aplicar una fina capa de zinc al acero y al hierro para evitar la oxidación. El hierro galvanizado es hierro recubierto de zinc. El zinc es más reactivo que el hierro, por lo tanto, en presencia de humedad, interactúa con el oxígeno para generar una capa invisible de óxido de zinc que lo protege de una mayor oxidación. Vale la pena señalar que incluso si el recubrimiento de zinc de los productos de hierro galvanizado se rompe, estos permanecen libres de óxido. Este es el caso porque el zinc es más reactivo que el hierro.
galvanoplastia
La galvanoplastia es otro método para evitar que los artículos se oxiden. En este procedimiento, los metales no corrosivos, incluidos el estaño, el níquel y el cromo, se galvanizan sobre hierro. Esta técnica no sólo evita que los productos se oxiden sino que también mejora su belleza. Los artículos cromados son, por ejemplo, sanitarios y elementos de vehículos, como manillares de bicicletas, parachoques de automóviles, etc.
¿Por qué la oxidación es un fenómeno indeseable?
La oxidación del hierro es un fenómeno muy indeseable y debilita el hierro. Hace que el hierro se vuelva escamoso y débil, y degrada su resistencia, apariencia y permeabilidad. La oxidación del hierro puede provocar daños a los automóviles, barandillas, parrillas y otras estructuras de hierro. Reduce la vida útil del producto de hierro y hace que su uso sea riesgoso.
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Ejemplos de preguntas sobre la oxidación del hierro
Pregunta 1: ¿Cuál es el proceso de oxidación del hierro?
Respuesta:
La oxidación del hierro es una reacción de oxidación. En presencia de agua, el hierro metálico interactúa con el oxígeno del aire para generar óxido de hierro (III) hidratado, Fe.2oh3.xH2O. Este óxido de hierro (III) hidratado se conoce como óxido. El óxido es óxido de hierro (III) en gran parte hidratado, Fe2oh3.xH2Oh, como resultado. El óxido es un tono marrón rojizo.
Pregunta 2: ¿Cómo se llama la oxidación del hierro?
Respuesta:
La oxidación es el fenómeno de una capa de color marrón rojizo que se forma en la superficie del hierro debido a la acción del aire húmedo, y la capa de color marrón rojizo se conoce como óxido.
Pregunta 3: ¿Cómo se puede prevenir la oxidación del hierro?
Respuesta:
La oxidación del hierro se puede prevenir mediante los siguientes métodos:
- aplicando pintura
- Aplicar grasa o aceite
- Por galvanización
- Por galvanoplastia
- Uso de aleación de hierro para fabricar acero inoxidable
- Por estañado
- Usando esmaltado
Pregunta 4: ¿Qué es el óxido?
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Respuesta:
Cuando el hierro se expone al aire durante un período prolongado, se oxida y desarrolla un óxido de hierro de color marrón rojizo en la superficie. Óxido es el nombre de este material de color marrón rojizo. El óxido se forma mediante la siguiente ecuación,
4Fe+3O 2 +2xAl 2 O → 2Fe 2 oh 3 .xH 2 oh
Pregunta 5: ¿Cómo daña el óxido los objetos de hierro?
Respuesta:
El óxido es permeable y suave, y cuando se desliza de la superficie de un objeto de hierro oxidado, el hierro que está debajo se oxida. Como resultado, la oxidación del hierro es un proceso constante que corroe los artículos de hierro con el tiempo, dejándolos sin valor. La oxidación del hierro causa daños importantes con el tiempo, ya que se utiliza para construir una amplia gama de estructuras y productos, incluidos puentes, rejas, barandillas, portones y carrocerías de automóviles, autobuses, camiones y barcos. No hace falta decir que deberíamos encontrar una manera de evitar que el hierro se oxide.
Pregunta 6: ¿Cuáles son las condiciones necesarias para la oxidación?
Respuesta:
Muchos factores contribuyen a la oxidación del hierro, incluida la cantidad de humedad en el aire y el pH del ambiente circundante. Los siguientes son algunos de estos elementos.
- Humedad: La disponibilidad de agua en el medio ambiente limita la corrosión del hierro.
- El proceso de oxidación se acelera si el pH del ambiente alrededor del metal es bajo.
- Debido a la presencia de diversas sales en el agua, el hierro se oxida más rápidamente.
- Impureza: En comparación con el hierro que tiene una variedad de metales, el hierro puro se oxida más lentamente.
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Oxidación del hierro-Preguntas frecuentes
1. ¿Qué son los cambios físicos y químicos?
Los cambios que ocurren en un compuesto se llaman cambios. Los cambios que ocurren en las propiedades físicas del compuesto se llaman cambios físicos, mientras que los cambios que ocurren en las propiedades químicas del compuesto se llaman cambios químicos.
2. ¿La oxidación del hierro es un cambio físico o químico?
El óxido está formado por óxido de hierro (Fe2oh3). Por ello, óxido y hierro no son sinónimos. El óxido es una reacción de oxidación y, por tanto, es un cambio químico.
3. ¿Qué causa la oxidación del hierro?
El óxido es una reacción de oxidación y ocurre cuando el hierro reacciona con oxígeno y agua.
4. ¿Cuál es la reacción química del óxido?
La reacción química del óxido es, 4Fe+3O 2 +6H 2 O → 4Fe(OH) 3 .
5. ¿Qué tipo de reacción química es la oxidación del hierro?
La oxidación del hierro es una reacción de oxidación.