เล็บเหล็กfe²หรือfe³? - Hebei Wuyang Fastener Co. , Ltd

เหล็กเป็นหนึ่งในโลหะที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในประวัติศาสตร์ของมนุษย์และการใช้งานมีตั้งแต่เครื่องมือโบราณไปจนถึงวัสดุการก่อสร้างที่ทันสมัย ในรูปแบบที่ง่ายและคุ้นเคยที่สุดคือเล็บเหล็กซึ่งใช้มานานหลายพันปีเพื่อเข้าร่วมไม้โลหะและวัสดุอื่น ๆ คำถามทั่วไปที่เกิดขึ้นทั้งในการศึกษาวิทยาศาสตร์และการอภิปรายในทางปฏิบัติคือว่าเล็บเหล็กเป็นFe²⁺ (เฟอร์รัส) หรือFe³⁺ (เฟอร์ริก) ในลักษณะทางเคมีของพวกเขาหรือไม่ เพื่อตอบคำถามนี้เราต้องเข้าใจความแตกต่างระหว่างเหล็กโลหะสถานะออกซิเดชันและวิธีการทำงานของเหล็กในสิ่งแวดล้อม

เหล็กเป็นโลหะ (Fe⁰)

เมื่อเราพูดถึงเล็บเหล็กในรูปแบบดั้งเดิมมันประกอบด้วยเหล็กโลหะเขียนทางเคมีเป็นFe⁰ ในสถานะนี้อะตอมเหล็กไม่ใช่ไอออน (พวกมันไม่ได้สูญหายหรือได้รับอิเล็กตรอน) แต่มีอยู่ในโครงสร้างตาข่ายโลหะที่อิเล็กตรอนวาเลนซ์ถูกแยกออกและแบ่งปันในหลายอะตอม นี่คือเหตุผลที่เหล็กโลหะดำเนินการไฟฟ้ามีความอ่อนไหวและสามารถหล่อหลอมเป็นเล็บคานหรือแผ่น

ดังนั้นการพูดอย่างเคร่งครัดเล็บเหล็กใหม่ไม่ได้เป็นfe²⁺หรือfe³⁺ - มันคือfe⁰

จะเกิดอะไรขึ้นเมื่อเล็บเหล็กสนิม?

ในขณะที่เล็บเหล็กที่ผลิตขึ้นใหม่เป็นเมทัลลิกเฟอ แต่ก็ไม่ค่อยอยู่อย่างนั้นนาน เหล็กมีปฏิกิริยาตอบสนองและเมื่อสัมผัสกับความชื้นและออกซิเจนผ่านการกัดกร่อนทำให้เกิดออกไซด์ของเหล็ก - ที่รู้จักกันทั่วไปว่าเป็นสนิม

Fe²⁺ (เฟอร์รัสไอออน): เมื่ออะตอมเหล็กสูญเสียอิเล็กตรอนสองตัวพวกมันจะกลายเป็นFe²⁺ โดยทั่วไปจะเกิดขึ้นในระยะแรกของการกัดกร่อนหรือเมื่อเหล็กละลายในสารละลายที่เป็นกรด สารประกอบเช่น FEO (เหล็ก (II) ออกไซด์) มีเหล็กเหล็ก

Fe³⁺ (เฟอร์ริกไอออน): เมื่อเหล็กสูญเสียอิเล็กตรอนสามอิเล็กตรอนมันจะกลายเป็นFe³⁺ นี่เป็นเรื่องธรรมดาในสารประกอบออกซิไดซ์มากขึ้นเช่นFe₂o₃ (เหล็ก (III) ออกไซด์) เฟอร์ริกไอออนมักเกี่ยวข้องกับสีแดงแดง

การเกิดสนิมไม่ใช่สารประกอบเดียวที่สม่ำเสมอ แต่เป็นส่วนผสมของFe²⁺และFe³⁺ออกไซด์และไฮดรอกไซด์ซึ่งมักจะแสดงเป็นเหล็กไฮเดรต (III) ออกไซด์, Fe₂o₃·Xh₂o

ซึ่งหมายความว่าเมื่อมีการเกิดสนิมเล็บเหล็กทั้งสายพันธุ์Fe²⁺และFe³⁺สามารถปรากฏขึ้นได้ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับสภาพแวดล้อมในท้องถิ่นและขั้นตอนของการออกซิเดชั่น

Fe²กับFe³: ความแตกต่างทางเคมี

ความแตกต่างระหว่างFe²⁺และFe³⁺อยู่ในการกำหนดค่าอิเล็กตรอนและพฤติกรรมทางเคมี:

Fe²⁺ (เฟอร์รัส)

สูญเสียอิเล็กตรอนสองตัว

รัศมีไอออนิกที่ใหญ่กว่าเล็กน้อย

มีเสถียรภาพมากขึ้นในสภาพแวดล้อมที่ไม่ดีออกซิเจน

พบในสารประกอบเช่น FEO, feso₄

Fe³⁺ (เฟอร์ริก)

สูญเสียอิเล็กตรอนสามตัว

คุณสมบัติออกซิไดซ์ที่แข็งแกร่งขึ้น

มีเสถียรภาพมากขึ้นในสภาพแวดล้อมที่อุดมด้วยออกซิเจน

พบในสารประกอบเช่นfe₂o₃, fecl₃

เนื่องจากเล็บสัมผัสกับอากาศ (ที่อุดมไปด้วยออกซิเจน) และมักจะมีความชื้นสารประกอบFe³⁺ที่ครอบงำในสนิมเมื่อเวลาผ่านไปทำให้มันมีลักษณะเป็นสีแดง

ผลกระทบเชิงปฏิบัติ

ในการก่อสร้าง: เมื่อเลือกเล็บสำหรับการใช้งานกลางแจ้งหรือโครงสร้างการกัดกร่อนเป็นปัญหาสำคัญ ผู้ผลิตมักจะเคลือบเล็บเหล็กด้วยสังกะสี (การชุบสังกะสี) หรือชั้นป้องกันอื่น ๆ เพื่อป้องกันการเกิดสนิมเนื่องจากทั้งFe²⁺และFe³⁺การก่อตัวทำให้เล็บอ่อนแอลง

ในการศึกษาเคมี: นักเรียนมักจะสับสนสถานะออกซิเดชันของเหล็ก เล็บนั้นเป็นFe⁰ แต่เมื่อสัมผัสกับสภาพแวดล้อมแล้วมันจะเปลี่ยนเป็นสารประกอบFe²⁺และFe³⁺

ในอุตสาหกรรม: การทำความเข้าใจว่าเหล็กอยู่ในสถานะFe²⁺หรือFe³⁺เป็นสิ่งสำคัญในกระบวนการเช่นการบำบัดน้ำโลหะโลหะและการออกแบบแบตเตอรี่เนื่องจากไอออนทั้งสองมีปฏิกิริยาทางเคมีที่แตกต่างกันมาก

บทสรุป

ดังนั้นเล็บเหล็กfe²หรือfe³? คำตอบคือ - อย่างน้อยก็ไม่ได้เริ่มแรก เล็บเหล็กบริสุทธิ์ทำจากเหล็กโลหะFe⁰ อย่างไรก็ตามเมื่อมันทำปฏิกิริยากับออกซิเจนและความชื้นก็จะเริ่มกัดกร่อน ในระยะแรกFe²⁺ (เฟอร์รัส) ไอออนและเมื่อออกซิเดชันยังคงดำเนินต่อไป, ไอออน (เฟอร์ริก) (เฟอร์ริก) กลายเป็นที่แพร่หลายมากขึ้นนำไปสู่การก่อตัวของการเกิดสนิม ในสภาพจริงเล็บที่สึกกร่อนมักจะเป็นส่วนผสมของสารประกอบfe²⁺และfe³⁺

ในระยะสั้น: เล็บเหล็กเริ่มต้นเป็นFE⁰ แต่การเปิดรับสิ่งแวดล้อมเปลี่ยนเป็นสารประกอบทั้งFe²⁺และFe³⁺เมื่อเวลาผ่านไป