金属的生锈与防锈
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金属的生锈与防锈
开题目的：日常生活中的金属制品常常因被腐蚀而废弃，占全世界每年生产钢铁总量约10%的钢铁因遭腐蚀而变为铁锈，全世界30%的钢铁设备也因此损坏，它们都是宝贵的资源，所以我们要探究金属的生锈条件，找出降低金属生锈速度的方法，从而达到节约金属资源的目的。
（1）金属生锈的原因
生锈是一种化学反应，本质上是金属的氧化反应。
最常见的生锈现象是金属制品长期暴露在空气中和氧气发生了氧化反应，或者是被水中的氧元素侵蚀成为氧化物。
金属本身虽具有优良的特性，但在自然状态下不能以单体存在，而必须以氧化物、硫化物等安定化合物方式存在，也就是矿石。
人类耗费极大的劳力去提炼出铁、铜、锌、铝等以资利用。
然而金属曝露在大气中，就容易产生金属锈，例如：铁易产生红锈【Fe2O3】、铜生绿锈【Cu2（OH)2CO3】、锌和铝生白锈【ZnO等】、【Al2O3】。
在相同温度的某一湿度条件下，金属的锈蚀速度很慢，但是高于这一相对湿度后，锈蚀速度陡然增加，很多的金属临界湿度在50%-80%之间，钢铁主要在75%左右。
当大气湿度大于临界湿度时，金属的表面就会出现水珠或是水膜，如果大气中还有其他有害成分溶解于水中，形成电解液，也更会加速金属腐蚀。
化学反应速度一般随着温度的增高而增加，温度也是影响金属生锈的重要条件之一。
低于临界温度时，温度对于金属生锈的反应并不明显。
但是一旦越过临界温度，对金属生锈反应的影响也会大大加快。
如果金属与大气之间有温度差，就容易在金属表面生成液滴或是水膜，同样会加快对金属的腐蚀。
另外，空气中的一些其他成分也会加快金属的生锈速度，其中二氧化硫最具有代表性，特别是对铁、铜等金属，效果尤为明显。
其次，我们生活中经常接触的二氧化碳也会产生金属腐蚀作用。
其它的气体如氨气、硫化氢、氯化氢蒸汽等，也会加速金属生锈速度。
大气中也含有其它各种各样的物质，如各种氯化物、煤灰、烟雾、尘埃。
其中各式各样的氯化物首当其冲。
当然，大气中的氧对金属的锈蚀最为常见，而且是无时无刻不在进行的。
（2）探究金属锈的性质
在所有金属氧化物中，要数氧化铁最为典型。
其性质为：一般性状：红棕色粉末
熔点：1565℃相对密度：5.24溶解性：不溶于水，溶于酸。
另外还有氧化铝，又称三氧化二铝，熔点为2050℃，沸点为3000℃，密度为3.6。
溶解性：流动性好，不溶于水，能溶解在熔融的冰晶石中。
我们曾经在初中的时候学过使用一氧化碳来还原铁，但是这个反应放在现实中意义并不大。
这个化学反应是需要高温条件的，且很有可能存在杂质，一方面是铁锈没有被完全还原，生
成的铁中还有铁锈,另一方面铁锈中的部分三氧化二铁没有被完全还原，可能会生成四氧化三铁。
(3)除锈的方法
1、由于金属锈本身是疏松多空的物质，附着在金属表面并不牢靠，在外力的作用下很容易就能剥离，主要施加外力的方式有：喷砂、打磨、抛光。
2、由于金属锈的构成物质大多都是氧化物或是氢氧化物，故容易与酸反应。
3、当酸液渗入锈层时，内层与最内层的氧化物或夹杂在氧化皮之间的金属工件发生反应，使锈层失去附着而脱落下来。
4、金属锈蚀物在高温下可与氧化剂发生氧化反应，生成金属的高价氧化物。
5、在熔融的氢氧化钠中添加金属钠，金属钠可与氢气反应，生成还原性很强的氢化钠。
氢化钠能将金属锈蚀物中的金属氧化物还原成金属，以除去金属锈蚀物。
（4）金属的防锈
既然金属的锈蚀是由潮湿、高温、氧气、二氧化硫、氯化物、尘埃等物质造成的，那么防锈就要避免或是减缓这些因素对金属生锈所产生的作用。
目前主要采用的防锈措施有：金属冶炼是加入其它元素、对金属表面进行耐腐蚀处理、阴极保护（即利用防锈剂、可剥塑料、密封等办法使金属与外界隔离，在使用金属时也可方便除去这些金属防锈材料）
金属材料存放的场所不论室内室外都必须保持干燥，远离有害气体和粉尘，不与酸、碱、盐类混合存放，不同种类金属混合存放时要注意保持明显的间隔距离，又条件就尽量放在专用的仓库。
要保证库房湿度在临界湿度以下，一般控制在70%以下即可。
存放时应注意通风、降潮，避免台风、暴雨侵袭。
另外，可以在库房中使用干燥剂。
