PREVENZIONE DELLA RUGGINE

Un gran numero di metalli subisce fenomeni ossidativi a contatto con l’aria umida o con l’acqua in cui ci sia disciolto una certa quantità di ossigeno;non ci sorprenderà a maggior ragione l’effetto dannoso delle  piogge acide per tanti manufatti in metallo e non solo.  Tutto questo è alla base del fenomeno noto come corrosione o arrugginimento.

Probabilmente la corrosione è causata dalla seguente semireazione chiave:

1)   H2O + 1/2O2 + 2e → 2OH–  

Ne calcoliamo il potenziale di Nerst tenendo conto , come vediamo, della concentrazione di ioni OH, ovvero del pH, il cui valore fisseremo ragionevolmente pari a 7. In tali condizioni otteniamo un valore del potenziale di Nerst E= 0.81 V, un valore cioè che giustificherebbe l’ossidazione di molti metalli, a cominciare dal ferro delle nostre ringhiere.

Nonostante i fenomeni corrosivi sono ancora oggi oggetto di approfondimento (grande è l’interesse nell’industria automotive) , possiamo azzardare delle buone ipotesi sulle reazioni coinvolte nell’ossidazione del ferro. Dunque, visti i potenziali di riduzione in gioco, abbiamo innanzitutto la formazione di idrossido ferroso:

2)  2Fe + O2 + 2H2O →2Fe(OH)2

Ma molto probabilmente la quantità di ossigeno disciolto nell’acqua piovana o contenuto nell’aria umida è grande a sufficienza per trasformare almeno parte  dell’idrossido ferroso in ferrico , conducendo dunque a questa reazione complessiva:

4Fe + 3O2 + 6H2O → 4Fe(OH)3

L’idrossido ferrico in parte precipita come ossido Fe2O3∙ xH2O  , ed il resto può reagire con l’anidride carbonica che è disciolta in acqua per formare quei carbonati che sono i veri responsabili dell’effetto di desquamazione che possiamo notare su un manufatto arrugginito.

La sfida è prevenire questi fenomeni e bloccare la semireazione 1.

L’esperienza ci suggerisce che esistono le vernici antiruggine. Queste agiscono formando una patina protettiva sul manufatto di un’opportuna sostanza che, grazie ad un potenziale di riduzione ben più alto di quello della coppia H2O ,O2/OH , non subisce attacco dall’aria umida o dalla pioggia. Ma è chiaro che se un pò di patina protettiva viene portata via, ad esempio con un graffio sul manufattto, la protezione viene compromessa.

Un metodo preventivo più duraturo, ma non praticabile a livello domestico, è quello di ricoprire il ferro con uno strato di un metallo che abbia un potenziale di riduzione più basso di quello del metallo sottostante, e che quindi si sostituisce a questo nel processo ossidativo a contatto con l’aria. Tra l’altro , proprio il contatto con l’aria può produrre (a seconda del tipo di metallo “protettore”)  un’ulteriore patina protettiva di ossidi.

La tecnica di deposizione è prettamente elettrochimica, come l’anodizzazione dell’alluminio.

Chimitutor -9 Novembre 2018