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Ein Nagel erfährt, wenn er längere Zeit den Elementen ausgesetzt ist, einige bekannte Veränderungen. Der silbrige Schimmer eines neuen Nagels weicht rotbraunen Flecken, die sich dann über den gesamten Nagel ausbreiten. Der scharfe Umriss wird weicher, in grobe Schuppen gehüllt und mit winzigen Gruben aufgefressen. Schließlich erreicht der Rost den Kern, bis Sie den Nagel zwischen Ihren Fingern brechen können. Schließlich zerbröckelt der Nagel vollständig und hinterlässt nur einen pudrigen Fleck. Die Ursache all dessen ist eine chemische Reaktion zwischen dem Eisen im Nagel und dem Sauerstoff im Wasser, auf das er trifft.
Chemische Reaktion
Die Rostbildung hängt von zwei chemischen Reaktionen ab. Die erste ist als anodische Auflösung bekannt, die stattfindet, wenn das Eisen im Nagel Wasser ausgesetzt ist. Das Wasser reagiert mit dem Eisen, indem es dem Eisen zwei Elektronen stiehlt, die positiv geladen bleiben. Im Wasser gelöster Sauerstoff reagiert dann in einer zweiten chemischen Reaktion mit dem positiv geladenen Eisen und bindet sich mit diesem zu Eisenoxid. Eisenoxid ist die rötliche Substanz, die am häufigsten als Rost bezeichnet wird.
Ursachen von Rost
Da eine der chemischen Reaktionen, die Rost verursachen, die Anwesenheit von Wasser erfordert und die zweite Reaktion Sauerstoff erfordert, kann sich Rost nur bilden, wenn sowohl Wasser als auch Sauerstoff die Eisenmoleküle im Nagel erreichen können. Unglücklicherweise sind sowohl Wasser als auch Sauerstoff in der Atmosphäre leicht verfügbar, so dass selbst ungeschützte Nägel in einer Wüstenumgebung Rost ausgesetzt sind, obwohl Eisen, das hoher Luftfeuchtigkeit oder Meerwasser ausgesetzt ist, viel schneller rosten wird. Stahl rostet ebenso wie Eisen, da es sich um eine Legierung handelt, die hauptsächlich aus Eisen besteht.
Skalierung
Skalierung ist das Eisenoxid, das am Nagel haftet. Da das Eisenoxid ein sperrigeres Molekül ist als das ursprüngliche Eisen, nimmt es mehr Platz ein, wodurch die Form des Nagels beim Rosten verzerrt wird. Dies erklärt auch die Tatsache, dass ein ganzer Fass Nägel, wenn er rostet, zu einer zusammenhängenden Masse verschmilzt. Das Eisenoxid eines Nagels verbindet sich mit dem Eisenoxid seiner Nachbarn und schweißt sie zusammen. Durch Schuppen bleiben rostige Scharniere hängen und quietschen, und rostige Ketten knarren.
Korrosion
Korrosion ist der zerstörerischste Aspekt von Rost. Da das Eisenoxid weniger haltbar ist als das ursprüngliche Eisen, kann es leicht abplatzen und abblättern. Schlimmer noch, im Gegensatz zu Kupferoxiden bietet Eisenoxid keinerlei schützende Patina. Ein rostiger Nagel kann auf den Kern rosten, ohne dass die äußere Rostschicht Schutz bietet. Wenn zu viel des ursprünglichen Eisens in zerbrechliches Eisenoxid umgewandelt wurde, verliert es seine strukturelle Integrität und zerfällt zu Staub. Wenn genügend Zeit, Wasser und Sauerstoff zur Verfügung stehen, rosten selbst große Brocken Eisenmaschinerie buchstäblich zu nichts.