Paslanma nedir, nasıl oluşur? Pasın kimyasal tanımı ve elektirikile olan ilişkisi.

0
45

Yazar: Walter BOTSCH

Şöyle bir köşede durur da caddeden gelip geçen irili ufaklı bütün otomobilleri gözden geçirirseniz, hemen hemen hepsinin ya karoseri-sinde, ya krom ile parlatılmış tamponunda lekeler göreceksiniz. Hatta demirden saçların ve daha birçok akşamın zamanla paslanmış ve delinmiş olduğunu bile fark edebilirsiniz Bu hem çirkin bir şeydir hem de bizi üzer, çünkü gittikçe büyüyen bu leke ve deliklerin onarımı pek ucuz değildir.

Fakat yalnız otomobili olanlar için değil, memleketin ekonomisi için de pas çok can sıkıcı bir olaydır. Demir ve çeliğin kendilerine göre birçok iyi özellikleri vardır ve bu yüzden değişik birçok amaçlar için kullanılır. Fakat bunların yanında maalesef onların bir de pek hoşa gitmeyen tarafları vardır. Yalnız otomobilde değil, hava ve nem ile temas ettikleri her yerde. Bu paşa meslek dilinde korozyon adı verilir. Çelik, bilindiği gibi, her şeyden önce demir
içeren bu metal, geniş ölçüde yaygındır. Yalnız otomobillerimizin saçları çelikten değildir, bütün lokomotifleri, gemileri, vagonları, zırhları (tankları), makineleri, demir yol raylarını hep çelikten yaparız. Hatta çiviler, çekiç, kısaç gibi birçok aletlerimiz de çeliktendir. Betonarme inşaatta çimento ile beraber çelikten çubuk demirler kullanılır, köprülerde de en çok ondan faydalanılır. Çelikten çocuk oyuncakları, silah ve toplar yapıldığı gibi, daha binlerce şey de yapılır. Her yıl bütün bu çeliğin ne kadarının korrozyon yüzünden kaybolduğunu kimse tam olarak bilemez. İstatistikçiler ve çelik uzmanları bu miktarı tahmin etmeye çalıştılar ve büyük bir ihtiyatla yaklaşık % 3 ten söz ederler.

1977 yılında Federal Almanya’da yuvarlak 39 milyon ton ham çelik üretilmiştir ve son iki on yılın ortalamasını düşünerek söylersek yılda en aşağı 30 milyon ton çelik, çelik yapın olarak satılmıştır, bunun % 3’u ise 900.000 ton yapar. Bu, Federal Almanya’da her yıl neredeyse bir milyon ton çelik korrozyon yüzünden kaybolup gitmektedir, demektir.
Çok şükür ki pastan dolayı önümüze çıkan bu kayıplara karşı, bazı sınırlar içinde alacağımız
birçok önlem vardır. Fakat biz korrozyondan korunma önlemlerine gelmeden önce bir kere pasın ne olduğunu ve nasıl oluştuğunu iyice anlamak zorundayız.

Şimdiye kadar herhalde siz de o çirkin kahverengi pas lekelerin saf demir veya çeliğin o gözelim parlak gri rengiyle karşılaştırmışsınızdır. Paslanma sırasında demirden başka bir madde meydana gelir, bir çeşit madde değişikliği olur, kimyasal bir tepkime oluşur. Temiz ve tamamiyle kuru havada demir tıpkı kaynatmak suretiyle içindeki gazları çıkmış şu da olduğu gibi paslanmaz. Nemli havada ise kimse buna engel olamaz. Burada demir ve korunmamış çelik çabukça sözü geçen katmanla örtülür. Paslanmak için öyleyse iki şeye gereksinme vardır. Şu ve havanın oksijeni. “Pas” adını verdiğimiz kahverengi-kırmızı bileşik oksijen ve hidrojen içerir. Bu yüzden kimyacılar ona demiroksid-hidratı derler.
Yeryüzünde birçok kaya ve taşların içinde oldukça yüksek miktarda demir bulunur. Bu yüzden pasın — veya paşa benzeyen bileşiklerin — doğada da nadir olmamasına hayret etmemeliyiz.

Paslanma sırasında acaba ne olur?
Demir paslandığı zaman demir elementinden demir bileşikleri, yani pas meydana gelir. Elementler ise değişmeyen atomlardan oluşurlar, demir elementi demir atomlarından Demir bileşimleri ise demir iyonlarını içerirler, bunlar demir atomlarından iki veya üç kez daha az elektronu olan parçacıklardır. Bununla demirin paslanması sırasında ne olduğu meydana çıkar: ilgili demir atomları elektronlarını dışarı verirler ve böylece demir iyonlarına dönüşürler. Dışarı verilen elektronların ise negatif elektriksel yükü vardır. Bundan dolayı demir iyonlarına, bu gibi elektronları attıkları için, geride pozitif yük kalır.

Bu tepkime en basit şekilde asitler aracılığı ile meydana gelebilir. Bir parça demiri şu ile inceleştirilmiş bir asidin içine atarsak, böylece eriyebilen demir bileşikleri oluşur ve maden hızla erir. Aynı zamanda gaz habbeciklerinin de meydana geldiği gözlenebilir. Hidrojen gazi meydana gelmiştir. Bu hidrojen, asidi oluşturan parçalar demirin dışarı verdiği elektronları aldığı zaman ortaya çıkar.

Çok şükür ki şu asit kadar saldırgan değildir, bundan dolayı maden su içerisinde kendiliğinden erimez. Demir yalnız su ile değil de hava ile de temasa gelirse, o zaman aynı tepkime oluşur: Demir atomlarından demir iyonları meydana gelir. Demirden dışarı atılan elektronlar tepkime arkadaşları olan şu ve oksijen tarafından alınır. Bu arada da hidrojen ürer, aynı zamanda negatif yüklü parçacıklar, oksit veya hidroksit iyonları. Bunlar demir iyonları ile beraber bir araya gelirler ve pası oluştururlar.

Fakat pasın elektrikle olan ilişkisi nedir?
Gördüğümüz gibi paslanma sırasında demir atomları elektronları dışarı atarlar. Öteki parçacıklar, örneğin oksijen bu elektronları alır, yani elektronlar bir yerden başka bir yere gitmiş olurlar. Elektronların bu gidişi ise bir elektrik akımından başka bir şey değildir. Bu yüzden pasın elektriksel görüntülerle, elektriksel gerilimin ortaya çıkması ile bağlı olmasına hayret edilmemelidir.
Metalin yüzeyi genellikle tamamiyle düzgün değildir. Metalde küçük, hatta çok küçük düzensizlikler vardır, işlenmiş olsa bile. Ortam da ayrım gösterir: Yüzey bir tarafta daha fazla hava almış, öteki tarafta ise daha fazla nem almış olabilir. Bundan dolayı paslanma olayı da değişik yerlerde değişik ölçümde olabilir, örneğin varsayalım ki bir yerde demir atomlarının demir iyonlarına dönüşmesi için gereken koşullar daha fazla olsun. O zaman bu noktada elektronlar dışarı verilir. Bu, elektronları alacak olan oksijen atomlarının bu olayın oluştuğu yerde bulunmaları halinde bile oluşabilir. Zira metaller elektriği iletirler, metalde elektronlar bir taraftan bir tarafa geçebilirler. Demir atom herhangi bir yerde elektronlarını dışarı atabilir, bunlar metalin içinde oksijenin bulunduğu yere kadar gidebilirler. Burada oksijen atomları bu elektronları alırlar Elektronların gidiş gelişi ise, öncede söylendiği gibi, bir elektrik akımının meydana gelmesi demektir. Metal yüzeyinin bu iki sözü geçen noktası arasında bir elektrik gerilimi oluşur. Bu gibi gerilim kaynaklarına “galvanık elemanlar” adı verilir.

Hacim bakımından çok küçük bölgelerin söz konusu olduğu yerler için uzmanlar “lokal-yerel elemanlar” deyimini kullanırlar. Asit ile olan tepkime de gördüğümüz gibi demir iyonları su ile karışırlar. Demir atomlarının demir iyonlarının bulunduğu yerde bu yüzden demir erir. Metalin yüzeyinde gittikçe derinleşen ve büyüyen delikler meydana gelir.
Bu olguya delik korrozyonu veya daha iyi tasarlanacak şekilde “delik venisi” adı verilir.
Yerel eleman gerilim üretir. Bir elektrik gerilimi ise yalnız akım devresi kapalı olduğu zaman etki gösterir. Bu metal yüzeyi için de geçerlidir. Metalin içinde elektronlar gezerken bunun üzerine gelen nem katmanında pozitif bir yük hasıl olur, onda da demir iyonlar meydana gelir. Oksijen atomlarının elektronları aldıkları yerde negatif bir yük oluşur. Elektronların devamlı hareket edebilmesi için, bu yükün herhangi bir şekilde denkleşmesi gerekir. Bu yüzden sıvı katmanında yükün bir yer değiştirmesi, bir elektrik akımının geçmesi gerekir. Sıvı katmanında bu aslında elektronların yer değiştirmesi ile olmaz, iyonların yerlerini değiştirmesi ile olur. Bu da sıvı da ne kadar fazla iyon olursa, o kadar kolay olur, yani sıvı elektriği ne kadar iyi iletirse. Tuz eriyiği saf suya oranla çok daha iyi bir iletkendir. Bir tuz eriyiğinde bundan dolayı yerel eleman çok daha şiddetle etkisini gösterir. Otomobili olanlar için bu pek yeni bir şey değildir. Her yıl buz ve karları eritmek için sokaklara serpilen tuz otomobil karoserisi için pek iyi sayılmaz. Saçlarda birçok pas delikleri gözükür. Bir yandan da her tarafta kahverengi pas lekeleri göze çarpmaya başlar. Burada esas rolü Hidroksid-iyonlar oynar, bunlar oksijen atomları elektronları almaya başladığı zaman meydana gelir. Bu hidroksidyonları üst nem katmanında demir-iyonlarıyla temasa gelince, su da kolay erimeyen bir madde oluşur ve bundan dolayı maden yüzeyi üzerinde çökelir, bu kahverengi pas, demir oksid hidrat’tır.

avatar
  Subscribe  
Bildir