Hoe roest en corrosie werken

Roest is de algemene naam voor ijzeroxide. De meest bekende vorm van roest is de roodachtige coating die vlokken op ijzer en staal vormt (Fe₂O₃), maar roest komt ook in andere kleuren, waaronder geel, bruin, oranje en zelfs groen! De verschillende kleuren weerspiegelen verschillende chemische samenstellingen van roest.

Roest verwijst specifiek naar oxiden op ijzer of ijzerlegeringen, zoals staal. Oxidatie van andere metalen heeft andere namen. Er is bijvoorbeeld aanslag op zilver en verdigris op koper.

Belangrijkste afhaalrestaurants: hoe roest werkt

• Roest is de algemene naam van de chemische stof ijzeroxide. Technisch gezien is het ijzeroxidehydraat, omdat puur ijzeroxide geen roest is.
• Roest vormt zich wanneer ijzer of zijn legeringen worden blootgesteld aan vochtige lucht. De zuurstof en het water in lucht reageren met het metaal om het gehydrateerde oxide te vormen.
• De bekende rode vorm van roest is (Fe₂O₃), maar ijzer heeft andere oxidatietoestanden, dus het kan andere kleuren roest vormen.

De chemische reactie die roest vormt

Hoewel roest wordt beschouwd als het resultaat van een oxidatiereactie, is het vermeldenswaardig niet alle ijzeroxiden zijn roest. Roest ontstaat wanneer zuurstof reageert met ijzer, maar het is niet voldoende om ijzer en zuurstof samen te voegen. Hoewel ongeveer 20 procent van de lucht uit zuurstof bestaat, treedt roest niet op in droge lucht. Het komt voor in vochtige lucht en in water. Roest vereist drie chemicaliën om te vormen: ijzer, zuurstof en water.

ijzer + water + zuurstof → gehydrateerd ijzer (III) oxide

Dit is een voorbeeld van een elektrochemische reactie en corrosie. Twee verschillende elektrochemische reacties treden op:

Er vindt anodische oplossing of oxidatie van ijzer in een waterige (water) oplossing plaats:

2Fe → 2Fe²⁺  + 4e-

Er treedt ook kathodische zuurstofreductie op die in water wordt opgelost:

O₂  + 2H₂O + 4e^- → 4OH^-  

Het ijzerion en het hydroxide-ion reageren en vormen ijzerhydroxide: 

2Fe²⁺ + 4OH^-  → 2Fe (OH)₂

Het ijzeroxide reageert met zuurstof en geeft rode roest, Fe₂O₃.H₂O

Vanwege de elektrochemische aard van de reactie, helpen opgeloste elektrolyten in water de reactie. Roest treedt bijvoorbeeld sneller op in zout water dan in zuiver water.

Houd rekening met zuurstofgas, O₂, is niet de enige zuurstofbron in lucht of water. Koolstofdioxide, CO₂, bevat ook zuurstof. Koolstofdioxide en water reageren en vormen zwak koolzuur. Koolzuur is een betere elektrolyt dan zuiver water. Terwijl het zuur het ijzer aantast, breekt water in waterstof en zuurstof. Vrije zuurstof en opgelost ijzer vormen ijzeroxide, waarbij elektronen vrijkomen die naar een ander deel van het metaal kunnen stromen. Zodra het roesten begint, blijft het metaal corroderen.

Roest voorkomen

Roest is bros, breekbaar, progressief en verzwakt ijzer en staal. Om ijzer en zijn legeringen tegen roest te beschermen, moet het oppervlak worden gescheiden van lucht en water. Coatings kunnen op ijzer worden aangebracht. Roestvrij staal bevat chroom, dat een oxide vormt, net zoals ijzer roest vormt. Het verschil is dat het chroomoxide niet schilfert, dus vormt het een beschermende laag op het staal.