Ржавеет ли медь: Коррозия меди

Почему медь зеленеет? | Знание – свет

Статуя Свободы – известный пример того, как медь становится зеленой. (Изображение предоставлено: Shutterstock)

Медь имеет красивый красноватый оттенок, но под воздействием элементов металл претерпевает ряд химических реакций, в результате которых он становится зеленым.

Но почему происходит такое изменение цвета? Оказывается, ответ схож с тем, почему ржавеет железо: если оставить железо незащищенным на открытом воздухе, оно ржавеет и образует чешуйчатый оранжево-красный внешний слой.

«Когда медь корродирует, она образует так называемый оксидный слой,» рассказал Пол Фрейл, старший инженер по антикоррозийной обработке компании Suez Water Technologies & Solutions.

Фрейл объяснил, что оксидный слой образуется, когда поверхность меди вступает в реакцию с кислородом и водой, присутствующими в атмосфере Земли. Слой состоит из солей меди и кислорода и со временем становится толще. В конце концов, медь, находящаяся под этим слоем, больше не подвергается воздействию воздуха для реакции.

«Первоначально пленка может выглядеть потускневшей или черной,» – говорит Фрейл, который также является членом Американского химического общества. «По мере образования оксидной пленки и усиления ее цвета, она начнет [изменяться], варьируясь в цвете от желто-красного, голубого и до зеленоватого.»

Статуя Свободы, отметил он, является известным примером позеленения меди, как и медный металл, используемый в других типах статуй, а также в старых зданиях государственных учреждений, офисов и университетов.

Археологи обнаружили медное ожерелье с надписью «Никостратос» рядом с мумией в Асуане, Египет. (Изображение предоставлено: Миланский университет)

«Цвет, который мы видим на старой меди, подвергшейся воздействию воздуха, не обусловлен непосредственно оксидом меди, или реакцией меди с кислородом в сухом воздухе,» говорит Марк Джонс, химик на пенсии из компании Dow Chemical.

Когда происходит реакция оксида, оксиды не окрашиваются. Скорее, цвет появляется в результате «реакции следов сульфатов и хлоридов в атмосфере с оксидом меди,» – сказал Джонс. Оксиды серы образуются, например, при сгорании топлива с серой, а затем попадают на медь через дождь.

«Они реагируют с оксидами на поверхности [меди] и дают цвет,» – сказал Джонс об оксидах серы, которые всегда присутствуют в воздухе на низком уровне. Это одна из демонстраций того, как постепенное изменение цвета меди требует нескольких этапов.

Полоса 11, часть медных свитков Мертвого моря.  (Изображение предоставлено: Усама Шукир Мухаммед Амин FRCP(Glasg), CC By 4.0)

В периодической таблице элементов медь находится рядом с никелем и цинком в первом ряду так называемых переходных металлов, которые относятся к металлам с определенными свойствами.

Эти свойства включают в себя хорошую проводимость электричества, устойчивость к коррозии, высокую пластичность и хорошую передачу тепла.

Медь, как и другие металлы, легко комбинируется для получения сплавов, отметил Фрейл, которые обладают популярными свойствами в строительстве, включая медленную коррозию по сравнению с железом. «Распространенным сплавом меди является латунь, где медь смешивается с цинком,» – сказал Фрейл.

Медь также находится выше серебра и золота в периодической таблице, что означает, что она имеет схожий химический состав с этими элементами, сказал Джонс. Ни один из них не подвергается быстрому окислению, отметил он; в то время как золото полностью устойчиво к окислению, серебро менее устойчиво, чем золото, а медь еще менее устойчива, чем золото или серебро.

«Все эти свойства, а также более высокая природная распространенность меди по сравнению с золотом и серебром, способствуют использованию меди в электротехнике,» – добавил он. Медь также является основным компонентом катализатора, используемого для получения метанола и винилхлорида.

Live Science

Михаил Сюняев

Работает экологическим и научным журналистом более 15 лет. Пишет о науке, культуре, космосе и устойчивом развитии. Внештатный автор сайта «Знание – свет».

Почему ржавеет нержавейка: причины коррозии нержавеющей стали

• Причины коррозии нержавеющей стали

• Виды коррозии нержавеющей стали

• Общая поверхностная

• Точечная (питтинг)

• Щелевая

• Межкристаллическая (интеркристаллическая)

• Химическая

• Гальваническая

• Как защитить нержавейку от коррозии?

Нержавеющая сталь – это качественный металл, который прошел процесс легирования с добавлением химических примесей. Именно они многократно повышают устойчивость материала к коррозии.

Главное легирующее вещество – это хром. Он обеспечивает защиту металла от неблагоприятных погодных условий. Однако хром не панацея, и «нержавейка» ржавеет.

Сегодня поговорим о том, почему ржавеет нержавейка, также рассмотрим виды окислительных процессов в стали.

Причины коррозии нержавеющей стали

Специалисты выделяют несколько причин, почему ржавеет нержавеющая сталь:

1. Отсутствие или некачественно проведенный процесс пассивации изделия после механической обработки.
2. Сварные швы недостаточно обработаны.
3. Сильный и длительный нагрев сплава.
4. Нахождение на поверхности хлоридов, частиц ферума и галогенидов.
5. Нарушение целостности оксидного слоя во время химической и абразивной чистки.
6. Физический контакт стали с низколегированными изделиями и чугуном.
7. Неблагоприятные и агрессивные среды использования нержавейки.
8. Постепенная концентрация ионов в среде с повышенной влажностью.

Также ржавчина образуется при использовании некачественного сырья при создании нержавеющей стали, а также неправильной эксплуатации изделий из этого сплава.

Виды коррозии нержавеющей стали

Различают несколько типов ржавления модифицированной стали, которые обусловлены особенностями появления ржавчины. Рассмотрим их подробнее.

Общая поверхностная

Это равномерное разрушение поверхности нержавеющей стали. Ржавчина постепенно разрушает оксидную пленку. Причина этого явления – использование нержавейки в агрессивных средствах. Например, щелочи, кислоты, йод и фтор.

Главный враг нержавеющего сплава – это хлор. Поэтому такие изделия нельзя мыть хлорсодержащими средствами.

Нарушить верхний защитный слой металла может абразивная или жесткая чистка, полировальные материалы, и средства на основе порошковых соединений.

Точечная (питтинг)

Это мелкие дефекты, которые постепенно появляются на поверхности стали. Причины их появления – это отсутствие или низкая концентрация кислорода в области, повреждение оксидной пленки.

Уязвимая область становится анодной, а кислород работает, как катод. Образуется гальваническая коррозия на небольшом участке изделия.

Точечная коррозия опасна тем, что проникает вглубь сплава, и приводит его в негодность. Поэтому в баках, резервуарах и стенках труб постепенно появляются сквозные отверстия.

Причины появления питтинга – это изменение состава стали, некачественное сырье, механическое воздействие (царапины или удары), повышенная температура.

Щелевая

Этот тип ржавчины появляется, когда есть небольшой зазор в конструкции. Например, когда вода постепенно затекает внутрь изделия и под крепежные элементы.

Распространение коррозии, характер и глубина проникновения зависят от состава воды и условий использования изделия. Большое значение имеет жесткость воды (т.е. наличие в составе солей, сульфатов и хлоридов).

Скорость коррозии увеличивается при высоком содержании хлоридов в воде. В связке с примесью меди процесс ускоряется.

Если в воде есть ионы железа, то при контакте с кислородом образуется оксид, который выпадает в осадок, и негативно влияет на нержавеющую сталь. Характерный пример – это «ржавые» потеки на трубах или в местах соединения.

Межкристаллическая (интеркристаллическая)

Почему нержавейка ржавеет после нагрева? Это происходит вследствие резкого и стремительного роста температуры сплава в конкретном участке. Окисление запускается, когда проступает карбамид хрома, что приводит к изменению структуры сплава.

Чтобы сформировался очаг ржавчины, для стали ферритного типа температура нагрева должна быть не менее +900⁰С, а для аустенической — +450⁰С.

Чаще всего этот тип коррозии встречается на сварных швах.

Химическая

Окисление стали возникает в местах ее контакта с агрессивными средами, фторидами, сульфидами и фторидами.

Химическая реакция уничтожает защитную пленку, и активно взаимодействует со свободными ионами.   Чтобы предотвратить порчу стали, обязательно подбирайте марки материала под конкретные задачи.

Гальваническая

Гальваническая коррозия возникает из-за протекания по поверхности или внутри нержавеющей стали электрохимических реакций. Поэтому крайне опасны контакты нержавейки с медными изделиями. Электрический ток возникает на конструкциях из металла, в электросетях.

Чтобы образовалась гальваническая пара, нужен электролит, роль которого играет вода с солями и щелочами в составе.

Как защитить нержавейку от коррозии?

Чтобы защитить нержавеющую сталь от коррозии, используют следующие методики:

• использование абразивов и металлических щеток для устранения очага ржавчины;
• химическое травление;
• электрохимическая очистка.

Чтобы дефекты на поверхности не образовывались снова, важно проанализировать условия эксплуатации изделия. Если марка нержавейки не рассчитана на них, стоит заменить материал или подумать о замене оборудования или коммуникаций.

Оцените нашу статью

[Всего голосов: 3 Рейтинг статьи: 5]

Медь ржавеет?

Если вы дизайнер, с опаской ожидающий использования меди в своем следующем проекте, «Ржавеет ли медь?» это один вопрос, который вы должны задать себе. Вам также должно быть интересно, как долго ваша медь будет сохранять свой блестящий и новый вид. Вы также можете знать, что оставаться блестящим, красновато-золотым и новым не всегда является обязательным для меди.

В любом случае, вот факты о долговечности и внешнем виде меди:

Ржавеет ли медь? Прежде всего… Что такое Rust?

Для ответа на вопрос «Ржавеет ли медь?» мы должны сначала определить, что такое ржавление и как оно происходит. Ржавление обычно называют окислением и происходит, когда железо или металлические сплавы, содержащие железо (например, сталь), подвергаются воздействию воды и кислорода в течение длительного времени.

Ржавчина — это оксид железа — некрасивый красноватый или желто-коричневый налет, который образуется при окислении железа. Важно отметить, что не все формы окисления вызывают ржавчину, и только железо или сплавы железа могут ржаветь . Кроме того, при правильном контроле и сохранении даже ржавчина на основе оксида железа может выглядеть довольно круто. Другие металлы, такие как бронза и медь, также подвергаются окислению, что приводит к коррозии.

Итак, ответ на вопрос НЕТ, медь не ржавеет. Однако он ржавеет!

(Связанный: ржавеет ли латунь?)

Что такое коррозия?

Коррозия возникает, когда элемент, легко подверженный потере электронов (например, многие из ваших любимых металлов), подвергается воздействию элемента с тенденцией поглощать дополнительные электроны (кислород) и раствора электролита (вода). Это ускоряет передачу электронов от металла к кислороду.

Грязная ржавчина на железе и красивый сине-зеленый цвет (патина) на меди после окисления являются видимыми результатами потери металлами электронов в воздухе.

Окисление меди

Медь и материалы из медного сплава окисляются при воздействии атмосферы, что приводит к потускнению блестящей поверхности. Вы знаете, что любая вода может вызвать коррозию, но вот факторы, которые могут вызвать коррозию еще быстрее:

• Соленая вода
• Тепло
• Кислотные соединения

Через несколько лет (в зависимости от окружающей среды) потускнение постепенно меняется на темно-коричневый или черный цвет, прежде чем, наконец, стать характерным сине-зеленым. Покрытие патиной — это то, что придает Статуе Свободы фирменный вид. И именно поэтому коррозия – это не всегда плохо.

Медь корродирует с незначительной скоростью при использовании в местах с незагрязненным воздухом, неокисляющими кислотами и водой. Однако это происходит быстрее при наличии дорожной соли, аммиака, серы, кислот-окислителей и т. д.

Влияние окисления на медь

При окислении железа образуется характерное красновато-коричневое покрытие, которое ненадежно прилипает к поверхности металла. Вместо этого он отслаивается и ослабляет металл, делая его уязвимым для дальнейшей ржавчины и гниения. Окисление меди, однако, создает декоративное покрытие патиной, которое не только сохраняет эстетическую привлекательность, но также предотвращает дальнейшее воздействие кислорода и сдерживает коррозию . И именно поэтому металл используется на крышах, водосточных желобах и уличных скульптурах.

Окисление меди снижает электропроводность, поэтому проектировщики, работающие с электричеством, должны на это обращать внимание.

Подробнее об архитектурных металлах

Если вам интересно, как другие модные и вневременные металлы сочетаются друг с другом, ознакомьтесь с приведенным ниже Карманным справочником. Медь — это лишь один из многих металлов, которые вы можете использовать для украшения своих архитектурных проектов. Другие металлы, устойчивые к коррозии и ржавчине, включают:

• Латунь
• Бронза
• Нержавеющая сталь

Удачи!

Медь ржавеет? — Подробное объяснение

Медь имеет атомный номер 29 и относится к d-блоку периодической таблицы. Это розовато-оранжевый блестящий металл. Он податлив, пластичен и хорошо проводит тепло и электричество.

Он также является важным микроэлементом для большинства живых организмов. Медь находит свое применение в различных отраслях промышленности, таких как строительство, электроника и т. д., а также в декоративных предметах.

В этой статье мы проверим, ржавеет ли медь, как железо.

Итак, медь ржавеет? Нет, медь не ржавеет. Однако он подвергается окислению или коррозии. В отличие от ржавчины, медь образует на своей поверхности голубовато-зеленый цветной слой, известный как патина после коррозии, что приводит к потускнению ее блестящей поверхности. Поскольку медь восприимчива к потере электронов, она подвергается окислению при воздействии воздуха и влажной среды и со временем подвергается коррозии.

На самом деле, ржавление — это тип реакции окисления, которая происходит, в частности, с железом и его металлическими сплавами, когда они подвергаются воздействию воздуха и воды, например, во влажной среде.

Приводит к образованию на поверхности красноватого или желтовато-коричневого налета, известного как ржавчина. Итак, технически ржавление — это свойство, присущее только железу и родственным соединениям.

Медь не ржавеет. Тем не менее, он подвергается коррозии, что является еще одним типом реакции окисления. Это электрохимический процесс, который происходит, когда медь вступает в контакт с другим электроотрицательным элементом, который имеет сильное стремление получить электрон, например кислородом, или раствором электролита, например водой.

Коррозия меди отличается от ржавчины железа, поскольку ржавчина, образующаяся на поверхности железных предметов, разрушает и ослабляет металл, а также подвергает внутренние поверхности дальнейшему разрушению из-за ржавчины, поскольку верхний слой со временем отслаивается.

С другой стороны, слой патины, образующийся на поверхности меди, работает как защитное покрытие, прилипая к объекту и предотвращая дальнейшее повреждение металла.

Ржавчина также делает поверхность металла неприглядной, однако слой патины придает изделию эстетический вид.

Сколько времени требуется для коррозии меди?

Медь является одним из немногих металлов, встречающихся в природе практически в чистом виде, пригодном для использования. Влияние коррозии на медь в естественной среде практически не заметно.

Однако воздействие усиливается в экстремальных условиях, таких как соленая вода, сера, аммиак, окисляющие кислоты и т. д. При благоприятных условиях коррозия меди занимает до 20 лет.

На самом деле медь является одним из наименее реакционноспособных металлов. Он занимает четвертое место в ряду реакционной способности после золота, серебра и платины, которые являются благородными металлами.

По сути, именно благодаря низкой реакционной способности меди ее мельхиоровый сплав (90 % меди и 10 % никеля) пригоден для изготовления различных деталей водных лодок и кораблей.

Вы видели голубовато-зеленый налет на старых монетах, это из-за потускнения меди. Водопроводные трубы из меди со временем подвергаются эрозионному разрушению из-за турбулентного потока воды.

А знаете ли вы, что статуя свободы на самом деле сделана из меди? Теперь вы знаете причину его голубовато-зеленого цвета.

Этот слой почти такой же толщины, как исходный медный слой, и предотвращает дальнейшее окисление внутренних атомов меди, помогая сохранить это наследие.

Почему медь тускнеет?

Медь имеет электронную конфигурацию [Ar] 3d10 4s1.

Это показывает, что атом меди находится на расстоянии одного электрона от достижения стабильности. Именно из-за этого дополнительного электрона медь реагирует с электроотрицательными атомами, такими как кислород.

Эта реакция вызывает окисление меди, в результате чего она образует оксид меди, а также вызывает через некоторое время образование патины голубовато-зеленого цвета на поверхности медных изделий.

Слой патины служит защитным покрытием для меди, покрывая внутренние атомы меди и предохраняя их от дальнейшего окисления.

Эта реакция еще больше ускоряется во влажных условиях, когда присутствующая в воздухе влага служит катализатором реакции. Вот почему всегда рекомендуется сушить медные изделия или украшения каждый раз, когда они соприкасаются с водой.

Существуют и другие факторы, ответственные за потускнение меди, такие как:

• Тепло : Процесс коррозии ускоряется при высоких температурах, которые легко доступны в наши дни из-за изменения климата.

• Кислотная среда : Более низкий pH также действует как ускоритель реакции. Кислотные дожди и сернистые газы, присутствующие в атмосфере из-за высокого уровня загрязнения, также делают медные изделия восприимчивыми к коррозии.

• Чистящие химикаты : Они воздействуют на внешний слой меди, делая его восприимчивым к коррозии.

Почему медь становится зеленой, синей или черной?

Изменение цвета при потускнении меди происходит из-за образования различных оксидов меди при контакте с кислородом в присутствии влаги.

Различные оксиды образуются за счет наличия атомов меди из изделия и атомов кислорода из атмосферы.

Красный цвет, появляющийся на поверхности меди, обусловлен образованием оксида меди (I). Он медленно меняется на темно-коричневый или черноватый, что на самом деле является оксидом меди (II).

На более поздних стадиях покрытие приобретает голубовато-зеленый цвет, известный также как патина, из-за образования более сложных оксидов меди.

Корродирует ли медь в воде?

Да. Медь подвергается коррозии в воде в присутствии растворенного кислорода или без него.

Коррозия, возникающая в отсутствие растворенного кислорода, известна как бескислородная коррозия.

При этом типе коррозии газообразный водород выделяется в результате реакции между атомами меди и молекулами воды.

Теоретически коррозия происходит под водой, когда давление водорода и концентрация ионов меди низки.

Реакция протекает следующим образом:

Cu   +   h3O   —–>   CuOH   +   ½ h3

Однако, будучи зависимой от давления, реакция меняется на противоположную при увеличении давления водорода и снова приводит к образованию ионов меди.

Химия коррозии меди

Как обсуждалось в предыдущем разделе, существует несколько стадий коррозии меди, которые приводят к образованию различных продуктов. Условия образования этих продуктов также различаются.

В этом разделе попробуем разобраться в химии коррозии меди.

Когда атомы кислорода впервые вступают в контакт с атомами меди, они приводят к образованию оксида меди(I) красного цвета в соответствии со следующей реакцией: s)

По мере дальнейшего развития реакции оксид меди (I) вступает в реакцию с большим количеством атомов кислорода, что приводит к образованию оксида меди (II) черного цвета.

2Cu2O(т)    +  ​ O2 (г)   —->   4CuO(т)

Дальнейшие реакции протекают из-за присутствия в воздухе различных примесей. Различные уравнения реакций приведены ниже:

2CuO (т) + CO2 (г) + h3O (ж)   —->    Cu2CO3(OH)2 (т)

3CuO (т) + 2CO2 (г) + h3O (ж)  —->   Cu2 (CO3)2(OH)2 (т)

4CuO (т) + SO3 (г) + 3h3O (ж)   —–> Cu4SO4(OH)6 (т)

Эти сложные оксиды меди ответственны за голубовато-зеленый слой патины, покрывающий медные конструкции и защищающий их от дальнейшей коррозии.

Лучшие способы очистки меди

На рынке доступны различные чистящие средства для очистки изделий из меди. Кроме того, поскольку медь использовалась людьми с доисторических времен, также доступны многие бытовые решения.

У всех них есть одна общая черта: они слабокислые, из-за чего образуют соли меди, которые можно смыть водой, придав вашему продукту новый вид.

Ниже приведены несколько признанных решений для очистки изделий из меди.

• Чистящие средства для меди, приобретаемые на рынке : На рынке имеется ряд продуктов в виде паст или кремов, которые очищают медные изделия, не повреждая их поверхность.

• Вустерширский соус : Этот кислый соус может очистить потускневшую поверхность меди, придав ей блестящий вид.

• Тамариндовая паста : Она также обладает кислотными свойствами, благодаря чему может работать как очиститель для медных изделий.

• Лимонный сок плюс пищевая сода : Лимон имеет кислую природу, а пищевая сода помогает отчистить потускневшую поверхность, тем самым профессионально очищая медные изделия.

• Белый уксус и соль : 1½ чайной ложки соли, смешанные в чашке белого уксуса, служат отличным очистителем для меди.

Как предотвратить коррозию меди

Медь естественным образом окисляется во влажных условиях, что приводит к потускнению ее поверхности. Однако существуют определенные способы защиты изделий из меди от коррозии.

Некоторые из них перечислены ниже:

• Смазка : Образует защитный слой вокруг внешней поверхности, сводя к минимуму воздействие влаги. Любая бытовая смазка, например вазелин, может помочь предотвратить коррозию меди.

• Герметик для краски : Герметик не пропускает воздух к медным изделиям. Это может быть эффективным решением в случае с объектами отображения, которые не обрабатываются регулярно.

• Очистка : Самое простое, но самое эффективное решение для предотвращения коррозии. Регулярная чистка медных изделий и поддержание их в сухом состоянии — отличный способ предотвратить потускнение.