生锈的问题

钢铁解决了我们的很多问题，但也不是一劳永逸。铁的使用，是与自然力量之间一场永无止境的斗争。当我们用铁矿石制造金属铁时，我们使用了大量的能量，迫使铁原子进入并不是它们真正想要的状态。

我们都看到过，汽车的引擎盖或是自行车的车架，上面闪闪发光的金属经过一段时间后就会被一些多孔的红色材料染色。这便是铁锈，是铁原子再次将电子传递给氧的结果。但对我们而言不幸的是，这是铁在地球表面“首选”的形式。因此，我们的社会花费了大量的财力与精力以阻止生锈或腐蚀，并修复不可避免的腐蚀所带来的损害。

虽然铁和氧非常乐意彼此之间交换电子，但它们还是需要水才能完成反应。因此，第一种也是最简单的一种防锈措施就是不让铁的表面和水相接触。埃菲尔铁塔由熟铁建成，它的外部涂有油漆，因此所有的表面都需要每隔7年重新上涂料。这就是这座塔如何能以这般良好的形态矗立，尽管它已经建成超过100年。

油漆很容易解决问题，但是并不总是实用。没有人会想在他们吃饭用的餐具上涂漆；它会发生剥落并与食物混合。相反，我们使用不锈钢——铁和铬形成的一种合金。这样一来，钢与空气中的氧气发生反应后，会在金属表面形成由不透气材料构成的致密薄膜。这层膜会阻止氧气和铁的进一步反应。普通钢的表面也会生锈，但是在这种情况下，铁锈会形成多孔层，很容易以大片的形式脱落，这样就无法阻止反应继续向内发生。

不锈钢的生产成本比普通的钢要高得多，这也就是为什么不锈钢不会被用于建造大型结构体，例如船舶、桥梁或钻油平台。完全或部分浸没在水中的金属结构也不可能在油漆的帮助下得到保护，因为油漆很快就会发生磨损。锌片或镁片通常被放置在钢制的轮船外壳上，于是生锈的就是这些金属而不再是铁。这种金属片通常被称为牺牲阳极。只要它们是由比铁更急于释放电子的金属组成，那它们就会发挥作用。

有的时候，最容易的方法，就是接受物品会生锈。不能涂漆的钢电极必须被加厚，这样即便表面生锈了，它们也不会损坏。据估计，在潮湿的土壤中，100年会形成4毫米厚的铁锈——而在海水中，或是暴露在风吹浪打的区域，100年内可能会有30毫米厚的铁锈。

我们的基础设施在建设时已经考虑到了损耗。生锈的铁会被雨水冲走。油漆会发生磨损，也会被洗掉或被吹跑。锌、铝以及镁构成的牺牲阳极会溶解并消失在海洋之中。当铁被磨损时，我们也会失去它。钝刀口必须要被磨得锋利，然后薄薄的一层材料才会因此被去除。自行车飞盘上的尖齿也会因为在使用过程中被磨成圆角。这些尖齿中的材料会变成路边的尘土，随着时间的推移，它又会被冲入河流，最终归于大海。

尽管如此，钢制物品还是很耐用的——它们的确如此。不锈钢餐具可以至少使用100年，至于桥梁、铁轨和摩天大楼，在需要进行结构上的大修前，可以使用50年到150年。因此，我们的社会中会蓄积大量且不断增长的铁，它们可以在新的建筑中回收再利用。 Bk9LW92ZOIwX5G11fpsXFvGdUDqSqAKEzzMiYz9ouI/XSYweFunkKVfka63yfQss