预防铁锈的四方方法(金属腐蚀与防护的铁锈原理)

钢(铁和碳的合金)是目前人类使用最广泛的金属材料，给人类生活带来了很多便利。但在使用过程中，金属腐蚀(尤其是铁的腐蚀)给人类带来了巨大的损失，因此有必要研究金属腐蚀的原理和防护方法，以减少金属腐蚀带来的损失。

1.金属腐蚀原理(铁腐蚀原理)

铁接触空气体时，表面会形成红色物质，表示铁生锈了，红色物质是铁锈氧化铁(化学式:Fe2O3)。

1.1、铁生锈的原理

铁锈原理:铁与空气体中的氧、水等物质发生复杂化学反应生成铁化合物的过程(氧化铁)。

关于铁锈的知识

①铁生锈是单质铁(Fe)变成氧化铁(Fe2O3)，产生新物质的过程，是一种化学变化(氧化反应)。

②铁生锈的条件:水和氧，没有铁很难生锈；

③铁生锈过程中的放热；

铁生锈是一个氧反应，氧化反应，放热反应，放出热量。铁锈放热的应用:“暖脚贴”。(利用铁生锈放热)

问题:金属活性越强，越容易与空气体中的氧反应生成化合物。铝的金属活性比铁强。为什么铁容易生锈，铝不容易生锈？

答:铝与氧气反应生成氧化铝(Al2O3)，氧化铝致密，在铝表面形成一层致密的保护膜，阻止氧气进入内部，从而有效防止铝内部氧化。

铁与氧反应生成氧化铁(Fe2O3)，氧化铁是附着在铁表面的一种疏松多孔的物质。空气体中的氧气和水可以透过铁氧化物之间的空间隙，不断渗入内层，不断与铁发生反应，直至铁被完全腐蚀。

所以铝不容易生锈的原因是生成的氧化铝比较致密，保护了内部的铝不会进一步生锈。

1.2、铁锈实验

①取四个试管A、B、C、D，四个全新的钉子。具体操作如下:

a试管:试管里放入煮沸冷却的蒸馏水，将所有钉子浸入水中，在水面上滴一层植物油密封；

b试管:在试管中放入钉子，加入无水氯化钙和棉花，塞上胶塞；

c、试管:在试管中加入少量蒸馏水，放入钉子，使一半的钉子浸入水中；

试管:在试管中加入少量盐溶液(氯化钠溶液)；放钉子，让一半的钉子浸在盐水里；

②一段时间后观察到的实验现象如下:

一个试管:钉子没有生锈；

b试管:钉子没有生锈；

c试管:钉子生锈；

d试管:钉子锈蚀严重；

③实验结果分析

一个试管:钉子不生锈(在水无氧环境下不生锈)；

原因:a .将加热煮沸冷却的蒸馏水放入试管中。蒸馏水加热煮沸后，水中的氧气被排除，上层用油层密封，阻止空气体中的氧气进入水中。因此，放在水中的钉子与氧气隔绝，所以钉子不会生锈。

b试管:钉子不生锈(无氧环境下不生锈)；

原因:B将无水氯化钙和棉花放入试管中，塞上胶塞。无水氯化钙和棉花有吸水性，吸收空气体中的水蒸气，使试管中空气体干燥无水蒸气，钉子不生锈。

c试管:钉子生锈(在氧气和水环境下生锈)；

原因:C试管内有蒸馏水，一半指甲接触空气体与空气体中的氧气接触，在氧气和水同时存在的环境下，铁生锈。

试管:钉子生锈严重(在氧气和生理盐水(氯化钠溶液)存在下加速生锈)；

原因:D，试管里有生理盐水，一半的指甲接触空气体，与空气体中的氧气接触，在氧气和生理盐水同时存在的环境下，铁加速生锈。

测试总结:

①铁生锈的条件:氧和水，氧和水只有同时存在才能生锈，没有氧和水铁是不会生锈的；

②盐水(氯化钠溶液)会加速铁的生锈；

2、金属防腐方法

2.1、金属表面覆盖保护层(隔绝氧气和水)

通常在金属表面覆盖一层保护层以防止生锈，如下所示:

2.1.1.在铁栏杆、容器、箱子和其他物品上喷漆；

2.1.2.脸盆、杯子表面烧搪瓷；

2.1.3、链条和齿轮表面涂上防锈油；

2.1.4.锅和刀上涂食用油；

2.2.金属表面镀有保护金属。

如在钢的表面可以采用镀锡、镀铬、镀锌来保护钢，因为锡、锌等金属容易被空气体中的氧气氧化，形成致密的氧化膜，从而阻止空气体中的水和氧气与钢接触，保护钢不受腐蚀。

2.3.由不锈钢制成的金属

例如，在铁中加入铬、镍和其他金属可以制成不锈钢。