Vinnige feite
- Die kleur van roes onder die water is groen. Dit is vanweë die reaksie van chloried en yster onder die water. 17
- Ferrum is die Latynse woord vir yster; vandaar die afkorting Fe op die periodieke tabel. 18
- Het jy geweet mense het ook yster nodig? Ons liggame het yster nodig om hemoglobien (rooibloedselle) te vorm. ʼn Tekort aan hemoglobien belemmer (of verswak) die vervoer van suurstof in die liggaam. 19
- Die Vryheidstandbeeld (Statue of Liberty), wat sonder sy voetstuk 15 verdiepings hoog is en op 4 Julie 1884 as verjaarsdaggeskenk deur Frankryk aan die VSA gegee is, bestaan uit 300 velle dun koper. Dit is in verskillende vorms gehamer (gesmee) en met klinknaels aan mekaar geheg. Dié standbeeld se binnekant (vier reusestaalpilare en metaalraamwerk) is ontwerp deur die ingenieur Gustave Eiffel, wat later die Eiffeltoring in Parys, Frankryk, ontwerp het. 20
- Die Golden Gate-brug, met sy kenmerkende kleur (genaamd internasionale oranje) in San Fransisco in die VSA, lok jaarliks meer as 10 miljoen besoekers. In die 1930’s is dié brug met verf bedek wat grootliks uit lood bestaan het. Hoewel lood ʼn goeie manier is om roes hok te slaan, is dit skadelik vir mense en die omgewing. Deesdae word dele van die brug elke tien tot twintig jaar met ʼn sinkonderlaag geverf om die staalwerk en kettings teen roes te beskerm. 21
- Nóg ʼn wêreldbekende baken wat baie maklik kan roes, is die Eiffeltoring in Parys, Frankryk. Ook dié toring word deur ʼn spesiale verf, wat elke sewe jaar aangewend word, teen roes beskerm. 22 Die toring weeg na raming meer as 10 000 ton, waarvan die staalraamwerk ongeveer 7 300 ton weeg. Die verf alleen weeg sowat 60 ton! 23
- Die wrak van die ikoniese skip die Titanic, wat in 1912 gesink en wat se wrak eers in 1985 gevind is, is besig om heeltemal tot niet te gaan, onder meer weens roes. Onlangse ramings voorspel dat die skip teen 2030 heeltemal geërodeer kan wees. 24
Wanneer ʼn mens aan ʼn chemiese reaksie dink, dink jy dikwels aan wetenskaplikes met lang wit jasse en woeste hare wat besig is om allerlei vreemde konkoksies in ʼn laboratorium te brou. Glasflesse en proefbuise vol kleurvolle vloeistof wat borrel en kook terwyl iemand oor die rand van sy of haar bril ʼn ogie oor dié potensieel plofbare situasie hou.
Chemiese reaksies vind egter nie net in steriele, spierwit laboratoriums plaas nie – dit gebeur elke dag rondom ons! Die knal van ʼn vuurwerk of ʼn bruistablet wat met ʼn gesuis in water oplos, is maar net twee voorbeelde hiervan. Wanneer jy vergeet om jou fiets in die motorhuis te bêre en dit vir lank buite in die wind en weer staan, vind daar ook ʼn chemiese reaksie plaas. Ons noem dié reaksie roes.
Om roes te kan verstaan, moet ons gou eers weer loer na die verskillende soorte elemente wat ʼn mens kry, asook wat ʼn chemiese reaksie presies is.
Metale, niemetale en semimetale
Jy het waarskynlik al in wetenskap met die periodieke tabel te doen gekry. Die meeste elemente in die periodieke tabel is metale, terwyl niemetale sowat 20% van die elemente waarvan ons vandag weet, verteenwoordig. Die oorblywende en kleinste groep is semimetale (dit word ook metalloïede of halfmetale genoem) wat eienskappe van metale én niemetale het. Metale word aan die linkerkant en die middel van die periodieke tabel gevind, en niemetale aan die regterkant. Semimetale lê tussen metale en niemetale op die periodieke tabel. 1
Alle elemente het spesifieke eienskappe (dinge wat hulle uniek maak of wat dit van ander elemente onderskei) soos geleibaarheid (dit kan elektrisiteit gelei); magnetisme (dit kan iets anders aantrek soos ʼn magneet); smeltpunt (die temperatuur waarteen iets begin smelt); kookpunt (die temperatuur waarteen iets begin kook); kleur (is dit skitterblink of vaal en dof?); en so meer. Elemente met dieselfde eienskappe word saam op die periodieke tabel gegroepeer (dit vorm deel van ʼn groep wat op een plek geplaas word). 2
Die drie hoofgroepe elemente kan kortliks soos volg opgesom word:
Metale soos koper, platinum, goud en silwer is blink, rekbaar, smeebaar, solied (behalwe kwik), het ʼn hoë smelt- en kookpunt en is goeie geleiers van hitte en elektrisiteit. Dit is waarom metale soos yster en aluminium gebruik word vir panne en potte om kos mee te maak, of koper wat in elektriese drade gebruik word om elektrisiteit te gelei. 3
Niemetale se eienskappe is basies die teenoorgestelde van metale sʼn. Dit is bros vastestowwe, vloeistowwe of gasse, het nie ʼn glans nie (dit blink nie), is swak geleiers van elektrisiteit, en niemetale se smelt- en kookpunt is baie laer as dié van metale. Voorbeelde van niemetale is suurstof, fosfor, helium en neon. 4
Semimetale (of halfmetale) is vastestowwe en het eienskappe van metale én niemetale. Dié elemente het ʼn metaalagtige voorkoms (dit lyk soos metale), maar dit is soms bros (dit kan breek, soos silikon) en is nie almal besonderse goeie geleiers van elektrisiteit nie. Semimetale is halfgeleiers wat dikwels in rekenaars en ander elektroniese toestelle gebruik word. Voorbeelde van semimetale is boor, silikon, germanium, arseen, antimoon, telluur en polonium. 5
Wat is ʼn chemiese reaksie?
Wanneer ʼn mens ʼn koek bak, gebruik jy bestanddele soos melk, eiers en meel. Nadat die koek gebak is, is die verskillende bestanddele nie meer herkenbaar nie, want dit is gemeng en in die oond gebak. Die koek proe ook heeltemal anders as wat die melk, eiers en meel op hul eie sou proe. Die koek is die eindproduk van die bakproses. 6
ʼn Chemiese reaksie vind op dieselfde manier plaas. Wanneer die atome van twee of meer elemente chemies met mekaar bind, word ʼn nuwe verbinding gevorm. In chemie word die elemente (soos die bestanddele van ʼn koek) reaktors (reactants in Engels) genoem, want daar ontstaan ʼn reaksie wanneer hierdie elemente met mekaar bind. Die finale verbinding word ook die produk genoem.
Net soos die bestanddele van ʼn koek verskil die elemente se oorspronklike eienskappe heeltemal van die eienskappe van die eindproduk. Die gewig van die elemente bly egter dieselfde tydens ʼn chemiese reaksie. 4
Die tyd wat dit neem om ʼn chemiese reaksie of verbinding te vorm, word die reaksietyd of -tempo genoem. Hierdie reaksietyd kan versnel of vinniger word deur die teenwoordigheid van ʼn katalisator. Aan die ander kant kan inhibitors die chemiese reaksie stadiger maak of selfs stop. Daarom word ʼn inhibitor ook ʼn negatiewe katalisator genoem. 7
Kan jy aan nog voorbeelde dink waar ʼn chemiese reaksie in jou alledaagse omgewing plaasvind? In die natuur, natuurlik! Plante gebruik water, koolstofdioksied en sonlig om glukose te maak en suurstof vry te stel. Dié proses word fotosintese genoem. Net so eet ons kos om ons liggaam van energie te voorsien. 8
Hoe word ʼn chemiese reaksie (se formule) geskryf?
Kom ons neem koolstofdioksied as ʼn voorbeeld:
Die woordvergelyking vir die chemiese verbinding van die elemente koolstof en suurstof is koolstof + suurstof → koolstofdioksied. Let wel dat die oorgangsproses (of die reaksie) met ʼn pyltjie (→) en nie met ʼn gelykaanteken (=) aangedui word nie. 9
Die chemiese formule bevat die simbole van die elemente soos dit in die periodieke tabel is, maar dui ook die aantal atome aan wat nodig is om die kleinste eenheid van die verbinding te vorm.
Die chemiese formule vir die verbinding van koolstofdioksied lyk soos volg: C + O2 → CO2.
By die skryf van ʼn chemiese vergelyking is die aantal atome aan die regterkant van die pyltjie altyd dieselfde as wat aan die linkerkant is. 8
Korrosie
Korrosie (verwering) is een van die algemeenste chemiese reaksies wat voorkom. Dit kan beskryf word as die afbreek van materiaal as gevolg van die interaksie (kontak) met die omgewing. Hoewel enige stof korrosie kan ondergaan, oftewel korrodeer, word dié reaksies meestal met metale geassosieer. 10
Korrosie vind plaas wanneer ʼn anode (ʼn metaal wat elektrone afgee), ʼn elektroliet (ʼn vloeistof wat die elektrone tussen die elemente vervoer) en ʼn katode (ʼn metaal wat elektrone opneem) met mekaar in aanraking kom. Wanneer suurstof met ʼn metaal in aanraking kom, word elektrone vrygestel en deur ʼn elektroliet na die katode geneem. Die anode verloor elektrone en verander in ʼn stof met ander eienskappe as die oorspronklike elemente voordat die reaksie plaasgevind het. 8
Wat is roes presies?
Roes is eintlik net ʼn baie stadige chemiese reaksie waar yster en sy allooie (soos staal) met suurstof en water of vog in die lug in aanraking kom (bind) om ysteroksied te vorm. Tydens hierdie verbinding vind ʼn vorm van korrosie plaas wat roes genoem word. Roes se fisieke eienskappe verskil heeltemal van die oorspronklike element (yster) sʼn. Benewens vir ʼn rooibruin kleur (dit is hoekom ons ook van roesbruin praat) is die roes bros, en dit kan glad nie soos yster gerek of gesmee word nie.
Die korrosie vind eweredig (ewe veel op dieselfde tyd) plaas waar die yster- of staalvoorwerp aan die water of vog en suurstof blootgestel is. As die roes nie verwyder of gestop word nie, sal die voorwerp heeltemal roes en eindelik disintegreer (uitmekaar breek).
Die chemiese vergelyking van roes is soos volg: 4Fe + 3O2 + xH2O → 2Fe2O3xH2O, oftewel yster (Fe) + suurstof (O) + waterstof (H) → roes. 11
Hoekom moet ons roes keer?
Dit is baie belangrik om roes te voorkom. Na beraming (skatting) veroorsaak korrosie (soos roes) wêreldwyd nagenoeg $2,5 biljoen (trillion in Engels) se skade. 12 Behalwe vir die lewensverlies (sterftes) wat kan plaasvind as roes yster- en staalkonstruksies verweer, kan pyplyne breek, gevaarlike stowwe en gasse by chemiese aanlegte (fabrieke) kan ontsnap (lek), en die korrosie van elektriese verbindings kan brande veroorsaak. Waar yster en staal in mediese inplantings soos tydens knievervangings gebruik word, kan die korrosie van die metaal selfs tot bloedvergiftiging lei! 13
Korrosie is nie altyd ʼn slegte ding (skadelik) nie. Inteendeel, dit is soms voordelig omdat dit die metaal juis teen verweer of skade beskerm. Neem ʼn metaalstruktuur soos die bekende Statue of Liberty in New York in die Verenigde State van Amerika (VSA) as voorbeeld. Dit lyk dalk baie stewig, maar soos byna alle metaalvoorwerpe kan dit onstabiel word, aangesien dit met vog in die lug en suurstof reageer. Die groenerige laag (ook genoem patina) wat die koper standbeeld bedek, beskerm die standbeeld teen weerskade. Binne die standbeeld het korrosie egter oor die jare ernstige skade aangerig. Byna die helfte van die ysterraamwerk was teen 1986, met die Vryheidstandbeeld (Statue of Liberty in Engels) se honderdste bestaansjaar, weggeroes.
Wat laat roes vinniger plaasvind?
Die tempo waarteen yster en staal roes, kan deur ʼn paar katalisators versnel word:
- Sout versnel die korrosieproses omdat dit die geleidingsvermoë van die water verhoog en die wisseling van elektrone versnel. Die see se soutwater sal dus die roes van ystervoorwerpe in die see vinniger maak. Selfs al is die voorwerpe nie in die seewater nie, is daar meer sout in die lug langs die kus en roes metale vinniger as in die binneland. Vensterrame van huise in dorpe langs die see word daarom eerder van hout of aluminium as van yster of staal gemaak. 14
- Net soos sout kan suur ook die korrosieproses aanhelp.
- Suiwer yster roes stadiger as yster wat onsuiwerhede bevat.
- Die grootte van ʼn ystervoorwerp het ook ʼn invloed op die tempo van die roesproses. ʼn Groot voorwerp kan swak plekke as gevolg van die smeltingsproses of op lasplekke hê. Hierdie swak plekke is waar die korrosie gewoonlik eerste kop uitsteek (begin) voordat dit na die res van die voorwerp versprei. 15
Voorkom roes só
Hoe kan ʼn mens keer dat iets roes? Die heel belangrikste is om direkte kontak tussen yster, water en suurstof te keer. Indien die roes nie verwyder of voorkom word nie, sal die korrosieproses net erger word totdat die voorwerp heeltemal tot niet gaan. Roes is ʼn poreuse stof (dit het gaatjies of klein openings, amper soos ʼn sif) wat water en lug na die yster onder die roes deurlaat.
Hier is ʼn paar maniere om roes te keer:
- Die eenvoudigste manier om yster teen roes te beskerm, is om dit gereeld te verf. Die verf vorm ʼn laag tussen die omgewing (water of vog en suurstof) en voorkom só die korrosie van die metaal. 9
- Waar dit nie moontlik is om die yster of staal te verf nie, kan olie of ghries (ʼn smeermiddel wat olie bevat) op byvoorbeeld motoronderdele gesmeer word. 9
- ʼn Mens kan yster en staal ook galvaniseer. Dit is wanneer dit met ander metale soos sink bedek word wat nie so vinnig of glad nie roes nie. Die sink reageer met suurstof in die lug om sinkoksied te vorm. Hierdie sinkoksied vorm ʼn beskermende laag tussen die yster en die suurstof. Produkte soos sinkplate, gieters en moere en boute word gegalvaniseer om die yster teen roes te beskerm en dit sterker te maak. 9
- Chroom word weer in krane en badkamertoerusting gebruik om staal en yster teen korrosie te beskerm. 9
Woordbank
| allooie | Metaal wat uit twee of meer metale wat saamgevoeg is, bestaan. |
| anode | Positiewe elektrode. |
| atome | Die kleinste deeltjie van ʼn chemiese element wat selfstandig of in verbinding met ander atome kan bestaan. |
| bros | Iets wat hard is, maar maklik kan breek. |
| eienskappe | ʼn Besonderse kenmerk wat iemand of ʼn voorwerp van ʼn ander onderskei. |
| elektroliet | Vloeistof/jel wat onder die invloed van ʼn elektriese veld in beweging kom sodat dit geleidend is. |
| elektrone | ʼn Partikel (stukkie/gedeelte) van ʼn atoom met ʼn negatiewe lading. |
| elemente | ʼn Stof saamgestel uit atome wat dieselfde atoomgetal het. |
| galvaniseer | Om ʼn metaal elektrochemies met ʼn dun lagie van ʼn edeler metaal te bedek. |
| geleibaarheid | Die vermoë om atome, elektrisiteit, ens. van een plek na ʼn ander te laat beweeg. |
| halfgeleier | Stof soos papier/silikon wat statiese elektrisiteit in ʼn mate kan gelei. |
| inhibitor | Stof wat ʼn reaksie tussen chemiese stowwe vertraag of stopsit; inhibeermiddel. |
| katalisator | Stof wat ʼn chemiese reaksie versnel, sonder dat dit self deel word van die proses of daardeur verander word. |
| katode | Negatiewe elektrode. |
| konkoksies | Mengsel van verskillende bestanddele (soms skadelik). |
| korrosie | Verwering deur roes, water, wind, gasse, ens. |
| patina | Grysgroen roeslaag op bronsvoorwerpe, ou muntstukke; kopergroen. |
| periodieke tabel | ʼn Tabel waarin al die chemiese elemente volgens soort en atoomgetal gerangskik is. |
| reaksie | Aksie wat deur een stof op/in ʼn ander aan die gang gesit word. |
| rekbaar | Metale kan getrek word om ʼn draad te vorm; elasties. |
| smeebaar | Dit is moontlik om plat plate van metaal te vorm deur dit byvoorbeeld met ʼn hamer te slaan. |
| steriele | Sonder enige bakterieë of kieme; heeltemal skoon. |
Lees dié artikels om meer te leer
- Prettige eksperimente met yster
- Prettige woordspeletjie: Hoe vinnig kan jy die elemente vind?
- Sommige mense dink geroeste voorwerpe is pragtig. Stem jy saam?
- As roes vir jou mooi is, kan jy in ses eenvoudige stappe ʼn voorwerp laat roes.
Kyk dié video’s om meer te wete te kom
Leer die periodieke tabel in ʼn japtrap
Die Titanic is besig om as gevolg van roes tot niet te gaan
Sal jy dit waag om oor die Golden Gate-brug in die VSA te loop of te ry?
Hoe werk atome?
