铁针在水里为什么会生锈？

铁针在水里生锈的原理是:

1. 铁针表面存在许多微小的铁原子,当暴露在水中,水分子会靠近或吸附在铁原子表面。水本身会发生电离,产生很少的H+和OH-离子。

2. 铁原子表面会吸引OH-离子,而H+离子会被吸引到OH-的周围,这使得铁原子表面局部形成亚铁离子Fe(OH)2。此时铁原子表面覆盖了一层氢氧化亚铁离子薄膜。

3. 这层氢氧化亚铁离子薄膜不稳定,容易被空气中的氧气氧化。当氧气与薄膜接触,会把Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3,也就是常说的三水合氧化铁或赤铁矿。这是一个相对稳定的化合物,出现红棕色斑块,这就是生锈的表现。

4. 继续暴露在潮湿空气中,三水合氧化铁会继续吸收H2O和O2,生成二水合氧化铁FeO(OH)和其他高级氧化物,锈斑会进一步扩大和加深。

5. 整个生锈过程伴随着铁原子的氧化损失,最终形成多种铁的氧化物和水合氧化物(主要是Fe2O3、Fe3O4和FeO(OH))以及少量H2和OH-,这就是常说的铁锈。

所以,铁针在水中生锈的主要机理是:铁原子在水溶液中首先被氧化为亚铁离子,然后被进一步氧化为铁的氢氧化物和氧化物,并与水结合生成铁锈。该过程需要水、氧气和iem自身,并伴随着铁的损失。可以采取阳极氧化、涂层隔离等方法防止或减缓铁针生锈。