軏記 Dua Bazo

這是一篇餞別文... 因為小袁要出國啦！ 地點是...回國後再說囉 屆時會有旅遊好文，敬請期待囉 回歸正題...這次要談的是毫不起眼的鐵鏽 故事要從小袁畢業前說起... 古老的中學校舍地上，有一大塊紅紅的痕跡 看起來好像是鐵鏽 同學A說：「欸欸，是氧化鐵耶！」 同學B(也就是小袁本人)：「氧化鐵...嗎？」 小袁心裡在猶豫的是，那到底是氧化鐵還是「氧化亞鐵」呢？ 你可能在想：氧化亞鐵是什麼鬼？ 要了解那是什麼，得先有離子的基本知識才行... 大家可能在日常生活中常常聽到離子 什麼陰離子殺菌啦、離子燙什麼的 簡單說，離子就是一個或數個原子得到或失去電子所產生的東西 更不懂？ 任何原子的外層都有固定數目的電子 例如氫原子有1個電子、碳原子有6個電子、氧原子有8個電子等等 而如果今天一個原子所帶有的電子數目和正常情況不同時 就稱這個原子為離子 例如10個電子的氧原子稱做氧離子 這樣應該懂了吧？ 再來就是，好幾個原子混在一起也可能形成離子 隨便舉個例子 硫酸根離子就是硫原子和氧原子黏在一起後再得到兩個電子形成的 然後說明一下離子的分類 簡單的分成正離子和負離子(或稱為陽離子和陰離子) 由於科學家定義電子帶負電 得到電子的原子就稱為負離子(陰離子) 失去電子的原子就稱為正離子(陽離子) 最後是離子的表示方式 例如剛剛的氧離子是得到兩個電子形成的 就表示成O(2-) 其中O代表著氧(每個元素都有自己的英文代號) 而我們說得到電子是負離子，所以用負號代表 (PS.其實2-應該要寫在偏上方的地方，但是因為格式限制，用括號代表) 這樣子大家就都有先備知識囉！(灑花) 回歸主題...亞鐵離子是什麼呢？ 正常的鐵離子是Fe(3+) (Fe是鐵的代號) 而有的時候會形成Fe(2+) 為了區分兩者所以取了不同的名字 這種一個原子有多種離子的情況並不少見 例如銅、鉛、錫、鎳都有(2+)的亞離子 小袁當時想...氧是(2-)，鐵是(3+)、亞鐵是(2+) 怎麼看都是氧化亞鐵比較容易形成... 所以懷疑鐵鏽的成分應該是氧化亞鐵 各位看倌請猜猜看，是小袁對了還是同學A對了呢？ 以下資料取自維基百科： 氧化鐵，或稱三氧化二鐵，化學式Fe2O3，紅棕色固體 氧化亞鐵，是鐵的氧化物之一。其外觀呈黑色粉末，化學式為FeO 根據一開始的敘述，校園地上的不明物質是...紅色的 也就是說...同學A是正確的，那只是普通的氧化鐵，不是氧化亞鐵 但...只有這樣嗎？ 在大自然中發生的反應，可能只有單一產物嗎？ 還是說在那一坨紅色中還是有一些氧化亞鐵呢？ 小袁沒辦法採樣本檢驗(不只因為沒有儀器，更是因為那坨氧化鐵隔天就被清掉了...) 所以使用網路研究法，整理了以下資料跟大家分享： 常見的鐵氧化物有三種：FeO(氧化亞鐵)、Fe2O3(氧化鐵)、Fe3O4(四氧化三鐵) 其中四氧化三鐵其實就是氧化亞鐵加氧化鐵 而當一塊鐵要生鏽 第一步就是所謂的氧化反應(失去電子的反應) Fe→ Fe(2+) + 2 e(−) 上面反應式可看出：鐵從正常原子失去兩個電子形成了亞鐵離子，就是被氧化了 (註：e是電子的意思，而前面的2代表總共有兩個電子，應為電子只是原子的一部份所以沒有大寫) 咦？形成亞鐵離子，那最後為什麼會有普通的氧化鐵呢？ 因為在有氧氣的環境中，亞鐵離子會進一步被氧化(再失去一個電子)變成普通的鐵離子 4 Fe(2+) + O2 → 4 Fe(3+) + 2 O(2−) 接下來，大家應該都聽過，水會讓鐵生鏽吧？ 這是正確的觀念喔 因為當鐵的表面有亞鐵離子或鐵離子，便會開始跟水反應 Fe(2+) + 2 H2O → Fe(OH)2 + 2 H(+) Fe(3+) + 3 H2O → Fe(OH)3 + 3 H(+) (備註：H是氫的代號，H2O就是水) 最後一步就是， Fe(OH)2和Fe(OH)3將剛剛吃掉的水吐乾淨(畢竟鐵鏽本身沒有水啊) Fe(OH)2 → FeO + H2O 2Fe(OH)3 → Fe2O3 + 3H2O 鐵鏽(氧化亞鐵和氧化鐵)就形成啦 整理一下，其實鐵鏽中有氧化鐵，也有氧化亞鐵，甚至有四氧化三鐵(氧化鐵和氧化亞鐵黏在一起就是了) 但是當有越多氧氣參與反應，就會有越多的亞鐵離子被氧化成鐵離子，也代表最後會有較多的氧化鐵 而如果鐵是在缺氧的環境下生鏽，會有較多的亞鐵離子被保存下來，最後會有較多的氧化亞鐵 所以在校園這種充滿新鮮空氣的地方，亞鐵離子當然幾乎都變成普通的鐵離子啦，最後的鐵鏽自然是呈現紅色的 到這邊我們都瞭解了 了解鐵鏽其實不是單一物質，混合了很多種不同的鐵氧化物 了解公園裡紅紅的鐵鏽，主成分是氧化鐵，也了解為什麼如此 但是要說我是否了解校園裡那坨紅紅的東西是什麼 答案卻是否定的 因為紅色的東西太多啦，或許那是銅也說不定呢 不知道看完這篇之後 大家有沒有開始喜歡化學呢？(或是本來就很喜歡？) 有人可能像小袁一樣，對這種搜尋答案的過程很著迷 或許有人覺得管他是氧化鐵還是氧化亞鐵都沒差，就是個鐵鏽而已？ 那我們讓這個議題和生活結合一下吧 要怎麼避免鐵器生鏽呢？ 要預防的話，電鍍是很有效的方法 不然就塗個油漆讓鐵不要直接接觸空氣和水 若是已經生鏽了，用稀釋的酸(如：稀鹽酸、稀硫酸)擦一擦 鐵鏽就會被反應掉 你說，電鍍、滴鹽酸，這完全不是可以DIY的方法，一點都不實用嗎？ 好吧，那就把這篇文章的內容當作沒有用的知識吧 希望小袁回國後寫的旅遊心得，大家會覺得有點用處囉