“เหล็ก” วัสดุโครงสร้างยอดนิยมที่ถูกนำมาใช้งานในหลายรูปแบบ ด้วยจุดเด่นสำคัญทั้งเรื่องความแข็งแกร่ง ทนทาน รองรับน้ำหนักได้ดี แต่อย่างที่ทุกคนรู้กันว่าหนึ่งในปัญหาสำคัญที่มักพบเจอเมื่อใช้วัสดุประเภทนี้นั่นคือ “เหล็กเป็นสนิม” ซึ่งพื้นฐานเราเข้าใจอยู่แล้วว่าเกิดจากการสัมผัสน้ำและความชื้น แต่บทความนี้อยากมาอธิบายปัจจัยด้วยหลักทางเคมี เพื่อเป็นแนวทางนำความรู้จากการเรียนเคมีไปใช้จริงให้กับเด็ก ๆ ทุกคน
สนิม คืออะไร?
สนิม คือ ผงสีน้ำตาลเข้ม ๆ ซึ่งมักเกาะอยู่กับวัสดุประเภทเหล็ก จัดอยู่ในกลุ่มสารประกอบออกไซด์ที่เกิดจากปฏิกิริยาออกซิเดชันระหว่างเหล็ก ออกซิเจน และความชื้นในอากาศ (หรือน้ำ) มีสูตรทางเคมี ดังนี้
สนิม = Fe2O3H2O เกิดจาก Fe + H2O + O2
ทั้งนี้โอกาสและระยะเวลาในการเกิดสนิมมักมีหลายปัจจัยเข้ามาเกี่ยวข้อง เช่น ระดับความชื้น สภาพอากาศ สภาพแวดล้อมโดยรอบ หรือแม้แต่มาตรฐานของเหล็ก หากมีการใช้เหล็กคุณภาพต่ำ ไม่ผ่านขั้นตอนเคลือบสนิมตั้งแต่การผลิต เมื่อนำมาใช้จริงก็มีโอกาสที่เหล็กเป็นสนิมได้เพียงแค่ 5-7 วันเท่านั้น หากอยู่ในบริเวณความชื้นสูง หรือสัมผัสน้ำ
สนิมของเหล็ก มีกี่ประเภท?
ถ้าพูดถึงประเภทของสนิมจะแบ่งได้ 2 กลุ่มใหญ่ นั่นคือ “สนิมผิว” และ “สนิมขุม” ซึ่งมีความแตกต่างกัน ดังนี้
- สนิมผิว: เป็นช่วงแรกของการเกิดสนิมแต่เหล็กยังมีความแข็งแกร่งมากพอที่จะไม่ถูกกัดกร่อนมากเกินไป
- สนิมขุม: เป็นสนิมที่กัดเซาะเข้าไปถึงเนื้อเหล็ก จนท้ายที่สุดความแข็งแรง และสภาพของเหล็กก็หมดไป เกิดจากไม่มีการแก้ไข หรือปล่อยทิ้งสนิมไว้เรื่อย ๆ
เหล็กเป็นสนิม เกิดจากอะไร?
มาถึงคำถามที่หลายคนสงสัยว่าสรุปแล้วเหล็กเป็นสนิม เกิดจากอะไร ซึ่งตามหลักทางเคมีแล้วแบ่งออกได้ 4 ปัจจัย ดังนี้
1. เหล็กสัมผัสน้ำ
ไม่ว่าจะเป็นน้ำฝน น้ำประปา หรือน้ำจากสภาพแวดล้อมใดก็ตาม มีโอกาสที่เหล็กจะเป็นสนิมสูงเพราะน้ำคือตัวเร่งปฏิกิริยาออกซิเดชันให้เกิดเร็วขึ้น สังเกตว่าโครงสร้างเหล็กแบบ Outdoor มักเกิดสนิมอยู่บ่อยครั้ง
2. เหล็กสัมผัสความชื้น
สภาพอากาศร้อนชื้นแบบเมืองไทยเป็นอีกสาเหตุทำให้เหล็กเกิดสนิมได้ง่าย เพราะความชื้น ออกซิเจน และเหล็กมีการสัมผัสกันโดยตรงต่อเนื่อง หรือแม้แต่การวางเหล็กไว้ในอุณหภูมิที่เปลี่ยนแบบรวดเร็ว เกิดความชื้นหรือหยดน้ำจากการควบแน่นก็ทำให้เกิดสนิมได้
3. เหล็กสัมผัสกับสภาพแวดล้อมต่าง ๆ
หากบริเวณไหนมีมลพิษอากาศสูง เช่น ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ ไนโตรเจนออกไซด์ คาร์บอนไดออกไซด์ หรือแม้แต่ฝุ่น PM 2.5 เมื่อสัมผัสกับอากาศจะเปลี่ยนเป็นฝนกรดเพิ่มอัตราเร่งการกัดกร่อนของผิวเหล็กให้ทำได้รวดเร็วขึ้น
4. ปัจจัยอื่น ๆ
เช่น การกระแทก รอยแตก รอยขีดข่วนต่าง ๆ จนสารเคลือบเหล็กหลุดลอกออก ผิวเหล็กจึงสัมผัสกับความชื้นและออกซิเจนโดยตรง กลายเป็นสนิมขึ้นมา
ข้อมูลเหล่านี้เป็นเบื้องต้นถึงของสาเหตุว่าทำไมเหล็กเป็นสนิม ความรู้ทางเคมีพื้นฐานที่สามารถนำมาปรับใช้กับตนเองได้จริง แต่ถ้าใครอยากศึกษาวิชาเคมีเพิ่มเติม วางแผนสอบ สอวน. เคมี สามารถเลือกคอร์สเรียนเคมีกับครูปีโป้ได้ทันที สอนสนุก เข้าใจง่าย เพื่อผลลัพธ์ที่ดีของทุกคน
