صدأ الحديد

صدأ الحديد

ينحدر عنصر الحديد من مجموعة الفلزّات الانتقالية، ويُرمز له بالرمز Fe، وعدده الذرّي 26، ويحتلّ موقعاً له في الجدول الدوري في الدورة الرابعة و في المجموعة الثامنة بالتحديد، ويعتبر الحديد أكثر ليونةً من عنصر الألمنيوم عند بقائه في حالته النقيّة، وكلما أردنا زيادة صلابته نُضيف نسبةً معينة من بعض الكربون أو العناصر السبائكية. تمّ إنتاج أول كمية من الفولاذ في العصر الحديدي وكان ذلك في شرق السودان

يعتبر عنصر الحديد من العناصر الهامّة في حياة الإنسان والحيوان، كما أنه يحتّل المرتبة الرابعة في قائمة العناصر المتواجدة في القشرة الأرضية وهو من أكثر العناصر المعدنيّة استعمالاً، وهو عنصر مستقر للغاية وذلك إثر توازن القوة الكهرومغناطيسية والقوة النووية القوية داخل نواة الذرة، ويدخل في العديد من الأدوات والمستلزمات في حياة الإنسان كالأفران والمدافئ وغيرها.

التعريف 

الصدأ : مادة حمراء، ضاربة إلى اللون البني تتشكّل على سطح الحديد أو الصلب عندما يتعرّض للهواء الرطب، وعند استخدام المصطلح بمفرده فإنه يعني صدأ الحديد، الذي يتألف أساساً من أوكسيد الحديد المائي. ويتكوّن الصدأ من اتحاد أوكسجين الهواء مع الحديد في عملية تُعرف بالأكسدة. 

ويُمكن إزالة طبقة رقيقة من صدأ الحديد أو الصلب بحكّها، أو باستخدام مسحوق تلميع، أما الطبقات السميكة من الصدأ فتتطلّب استخدام المبرد لإزالتها، كما تستخدم الأحماض لإزالة الصدأ.

شروط حدوث صدأ الحديد :

شروط حدوث صدأ للعنصر وجود الأكسجين والماء ومحلول الكتروليت .

عملية الصدأ عملية كهروكيميائية تحدث عند السطح البيني للعنصر .

يحدث صدأ الحديد نتيجة تأين الحديد في الماء معطى أيونات الحديد وبعد ذلك تختزل الإلكترونات الناتجة من تأين الحديد في الماء الأكسجين المذاب في الماء عند سطح الحديد إلى أيونات هيدروكسيل ثم تتحد أيونات الحديد مع أيونات الهيدروكسيل ويتكون هيدروكسيد الحديد وفى وجود الأكسجين والماء يتأكسد هيدروكسيد الحديد إلى هيدروكسيد الحديد

ويتكون صدأ الحديد من خليط من هيدروكسيد الحديد ، هيدروكسيد الحديد وعليه يمكن القول بان صدا الحديد يحدث إذا توفر الشرطين معا

الأسباب 

و من الأسباب غير المباشرة لتكون الصدأ البكتيريا الموجودة بالتربة ، والتي تقوم بتحويل الأملاح والأحماض إلي حمض الكبريتيك الذي يهاجم الحديد ويسبب عملية الصدأ .حيث تتآكل الخرسانة نتيجة للتفاعل الكيميائي الذي يحدث بين الكبريت الذائب (Soluble Sulphates) مع الأسمنت مما يؤدي إلى ضعف متانتها وبالتالي إلى تصدعها وتفتت أجزائها . 

من المعلوم أن قلوية الخرسانة تعمل على وضع طبقة حول حديد التسليح تقوم بحماية الحديد من الصدأ بتكون طبقة قلوية كثيفة تمنع حدوث الصدأ ( طبقة حماية سلبية ). ويحدث الصدأ نتيجة تكسير طبقة الحماية السلبية التي تحول دون وصول أملاح الكلوريد والأملاح الضارة على الخرسانة إلى حديد التسليح وتدخل هذه الأملاح إلى جسم الخرسانة عن طريق عوامل خارجية مثل 

التربة المحيطة بالخرسانة * 

الرياح المحملة بغبار يحتوي على الأملاح * 

رذاذ المياه المشبع بالأملاح في المباني القريبة من البحر أو المواد التي تدخل في الخلطة الخرسانية مثل الرمل والحصى والمياه التي تحتوي على نسبة عالية من الأملاح .

يمكن حماية الحديد من الصدأ وذلك عن طريق عزل الحديد عن أية عوامل قد تسبب له الصدأ كالهواء والماء ويكون ذلك بطلائه بالطلاء المناسب أو يمكن دهنه بالشحم. أما الطريقة الثانية، فتكون باتباع طريقة تسمى بالحماية المهبطية وتكون هذه الطريقة عن طريق طلاء الحديد بعنصر آخر قابل للتأكسد أكثر من الحديد، مما يجعله يتأكسد عوضاً عن الحديد، ومن هذه العناصر على سبيل المثال المغنيسيوم أو الخارصين المصهور وهذه العملية تسمى بعملية غلفنة الحديد حيث يتأكسد سطح الخارصين الخارجي مما يكون كربونات الخارصين القاعدية، والذي ينتج من ثاني أكسدي الكربون، ومن هنا تعمل هذه الطبقة المتكونة على حماية الحديد ومنع الصدأ عنه، كما وتعمل أيضاً على حماية الخارصين نفسه وتمنع تغلغل الصدأ فيها. وهذه الطريقة مستخدمة وبكثرة في خزانات حفظ المياه وخزانات حفظ السولار في المصانع والمنازل وفي حماية الأبواب والنوافذ التي تصنع من الحديد مما يجعلها مقاومة للصدأ بشكل كبير جداً، ولفترات طويلة