การเกิดสนิมของเหล็ก
สนิมและเหล็กดูจะเป็นเรื่องที่อยู่คู่กัน อุปกรณ์อะไรก็ตามที่ใช้เหล็กเป็นวัสดุ หากปล่อยไว้นาน ๆ ก็มักจะโดนสนิมกินทุกทีไป สนิมมันลอยมาตามลม แล้วมาเกาะที่เหล็กเลยเกิดสนิม หรือเพราะกระบวนการอะไรเหล็กจึงมีสนิมมาเกาะ วันนี้ผมเลยมาเปิดเผยความจริงอันมีเพียงหนึ่งเดียวนั้นให้รู้แจ้งแถลงไขกันไปเลยว่า การเกิดสนิมของเหล็ก มีความเป็นมาอย่างไร
เหล็ก
ในโลกของเรามีธาตุต่าง ๆ ทั้งไฮโดรเจน ออกซิเจน คาร์บอน และอีกมากมายไปหมด สิ่งที่เราเรียกกันว่า เหล็ก (Iron) ก็เป็นธาตุ ๆ หนึ่งในนั้น ธาตุเหล็กอยู่ตามทั่วไปตามธรรมชาติ ซึ่งต้องผ่านการขุด เจาะ หาแร่ที่มีเหล็กอยู่แล้วนำมาถลุง จนกลายมาเป็น เหล็กกล้า (Steel) หรือเหล็กที่เราเห็นทั่วไปในปัจจุบัน ตัวเหล็กกล้าจะมีธาตุอื่นผสมอยู่ด้วยเล็กน้อยแต่มี เหล็ก เป็นองค์ประกอบหลัก ซึ่งวันนี้การจะเข้าใจการเกิดสนิมได้ จะมีเคมีเข้ามาด้วยหน่อยๆ ภาษาอังกฤษของเหล็กคือ Steel หรือ Iron ซึ่งถ้าเราไปดูในตารางธาตุทางเคมีที่มีตัวย่อของธาตุต่าง ๆ มากมายอยู่
ก็อาจจะหาเหล็กยากซักเล็กน้อย เหตุผลที่หา Steel ไม่เจอ เพราะ Steel คือเหล็กกล้า ไม่ใช่ธาตุ แต่มีธาตุเหล็กเป็นองค์ประกอบหลัก ส่วนใครที่หา Iron เรียกว่ามาถูกทางแล้ว แต่ถ้าใครพยายามหาตัวย่ออาจจะหาไม่เจอ เพราะเหล็กที่อยู่บนตารางธาตุไม่ได้ใช้ตัวย่อภาษาอังกฤษ แต่ใช้ภาษาลาตินแทนจากคำว่า Ferrum ตัวย่อคือ Fe
เป็นอันเข้าใจตรงกันว่าเหล็ก หรือ Fe เป็นตัวเดียวกัน เป็นธาตุที่เป็นองค์ประกอบหลักในเหล็กกล้า หรือวัสดุที่มีเหล็กเป็นองค์ประกอบ
เคมีของน้ำกับเหล็ก
เวลาสิ่งที่มีเคมีตรงกันอยู่ด้วยกัน มันก็จะเกิดปฏิกิริยาทางเคมี เกิดการเปลี่ยนแปลง ตัวอย่างเช่น หากมีเชื้อเพลิง มีออกซิเจน และความร้อนที่เหมาะสม ก็เกิดปฏิกิริยาการเผาไหม้ได้ และผลลัพธ์ที่เกิดขึ้นก็คือเกิดไฟ เกิดความร้อน และเกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซต์ (CO2) เกิดเขม่าควัน เหล็กก็สามารถเกิดปฏิกิริยาทางเคมีได้เช่นเดียวกัน แต่จะเกิดเมื่อเหล็กเจอกับน้ำ และออกซิเจน เพียงแต่ปฏิกิริยาของเหล็กกับน้ำจะค่อนข้างช้าเมื่อเทียบกับการลุกไหม้ และผลของปฏิกิริยานั้นไม่ใช่ความร้อน ไม่ใช่ควัน แต่เป็นสนิม
เหล็กหากปล่อยไว้เฉย ๆ ไม่เจอกับอะไรก็คงไม่มีอะไรเกิดขึ้น แต่เมื่อเหล็กพบกับน้ำและออกซิเจนในอากาศจึงเกิดการกัดกร่อนของเหล็ก เหล็กจะค่อย ๆ เกิดปฏิกิริยาเคมีนี้จนแปรสภาพตัวเองเป็นเหล็กใหม่ที่เกิดจากการรวมระหว่างเหล็กกับออกซิเจน ที่เรา ๆ เห็นกันเป็นสนิม ซึ่งมีลักษณะเป็นคราบสีแดง
กระบวนการเกิดสนิมของเหล็ก
กระบวนการเกิดสนิมเริ่มต้นแค่เพียงมีหยดน้ำ อากาศ (ออกซิเจน) และเหล็ก แต่เรามาทำความเข้าใจกันก่อนทีละอย่าง
เหล็กกล้าที่เราใช้กันในปัจจุบันจะประกอบด้วยธาตุเหล็ก และธาตุอื่น ๆ ประกอบด้วยเล็กน้อย แต่มีเหล็กเป็นเหมือนธาตุหลัก ซึ่งเหมือนว่าทุกอนูของเหล็กมีธาตุเหล็กเต็มไปหมด
เหล่าอนุภาคขนาดเล็ก หรือ อะตอมของเหล็กตามปกติจะอยู่ในสภาวะสเถียร คืออนุภาคบวก ลบเท่ากัน รวมกันแล้วเป็นศูนย์
แต่เมื่อเกิดปฏิกิริยาทางเคมี อนุภาคลบ หรืออิเลคตรอน อาจจะเกิดการเปลี่ยนแปลง ย้ายจากอะตอมหนึ่ง ไปอีกอะตอมหนึ่ง ขึ้นกับความสามารถในการดึงประจุลบไว้กับตัวเองของอะตอมนั้น ๆ อะตอมที่เสียอนุภาคลบจะไม่สเถียรและกลายเป็นอะตอมที่อนุภาคบวกมากกว่าอนุภาคลบ พอรวมกันจึงเป็นบวก ในทางกลับกันอะตอมที่ได้รับอนุภาคลบเข้ามา อะตอมก็จะกลายเป็นลบ เหล็กก็เช่นเดียวกัน อนุภาคลบของเหล็กสามารถสูญเสียได้ง่าย เมื่อเจอกับอากาศและน้ำ เหล็กจึงกลายเป็นบวก แล้วอิเล็คตรอนไปรวมตัวกับออกซิเจนในอากาศและน้ำกลายเป็น ไฮดรอกไซด์ OH− สารที่มีฤทธิ์เป็นเบส (กรด-เบส)
และเมื่ออะตอมหรือกลุ่มอะตอมอยู่ในสถานะที่รวมอนุภาคบวกกับลบแล้วไม่เป็นศูนย์ จะมีความไม่สเถียร พวกมันจึงพยายามหาทางทำตัวเองให้สเถียร เพื่อให้อนุภาคบวกลบในตัวรวมกันเป็นศูนย์เหมือนเดิม โดยหลักการจะเหมือนกับแม่เหล็ก กลุ่มอะตอมที่เป็นบวก(เสียอิเลคตรอน) และกลุ่มอะตอมที่เป็นลบ(ได้อิเลคตรอน)จะดึงดูดกัน และเกิดปฏิกิริยารวมตัวกันจึงกลับมาสู่สภาวะสเถียร เหล็กที่เป็นบวกจึงรวมกับไฮดรอกไซต์ที่เป็นลบ กลายเป็น ออกไซด์ของเหล็ก หรือสนิมเหล็ก (Fe2O3.2H2O)
ดังนั้นสนิมนั้นไม่ได้มาจากที่ไหนทั้งนั้น สนิมเกิดจากตัวเหล็กเองเกิดการแปรสภาพเพียงเพราะเสียอนุภาคลบของตัวเองไปให้แก่น้ำและอากาศ จากนั้นจึงรวมตัวกับเบสไฮดรอกไซด์ ซึ่งตัวเบสนี้ก็เกิดจากอนุภาคลบของตัวเหล็กเองด้วย ดังนั้นการเกิดสนิมจึงเกิดขึ้นง่ายมาก หากเราไม่ได้ป้องกัน ซึ่งครั้งหน้าผมจะมาพูดถึงวิธีการป้องกัน และข้อควรระวังอื่น ๆ ให้ฟังกันครั้งต่อไปครับ ถ้าไม่อยากใช้รั้วเหล็กแล้วเจอสนิม ใบ้ให้ว่า มีตาข่ายพีวีซีเกี่ยวข้องด้วยนะจะบอกให้
