Kropka oznacza, że związek jest hydratem macierzystej substancji chemicznej; związek macierzysty tworzy słabo związaną strukturę z jedną lub większą liczbą cząsteczek wody na cząsteczkę macierzystą, ponieważ przyciągane są albo atomy wodoru w wodzie, albo częściowo naładowany dodatnio region cząsteczki wody spowodowany jej „wygiętym” kształtem cząsteczki do częściowo ujemnych regionów cząsteczki macierzystej. Nie jest to „pełne” tradycyjne wiązanie jonowe, ale działa w podobny sposób. W postaci stałej ta mieszanina związku macierzystego i cząsteczek wody tworzy strukturę krystaliczną, taką jak lód (nie musi to być kryształ dobrze uporządkowany, jak zwykle w przypadku soli), o właściwościach różniących się od formy substancji który ma mniej lub więcej wody w swojej strukturze.
Codziennym przykładem różnicy między odwodnionym a uwodnionym związkiem jest cement portlandzki stosowany w betonie. W swojej surowej postaci jest to „odwodniony” węglan wapnia wraz z kilkoma innymi składnikami, wytwarzany przez ogrzewanie wapienia, aż do uwolnienia wody ze struktury skały. Pozostałe ciało stałe tworzy drobny proszek, który nie może utrzymać kształtu. Dodaj wodę z powrotem podczas mieszania betonu, a cząsteczki wody zostaną ponownie włączone w solidną strukturę z węglanem wapnia, aby zasadniczo zreformować skałę w pożądany kształt.
O ile rdza tworzy się tylko w obecności wody, to „polarna” natura wody działa również tutaj. Będąc rozpuszczalnikiem polarnym, wykazuje pewne powinowactwo do elektronów, które są łatwo oddawane przez żelazo jako metal przejściowy i są przyciągane przez atomy wodoru w wodzie. Jeśli atom wodoru z powodzeniem „wychwytuje” elektron, równoważy swój własny ładunek elektryczny i jest „uwalniany” z wiązania, które ma z tlenem w cząsteczce wody, zamiast tego łączy się w parę z innym uwolnionym wodorem, tworząc dwuatomowy gaz. Otóż, ta cząsteczka wodoru nie zajdzie daleko, ponieważ woda zwykle zawiera trochę „rozpuszczonego” tlenu, a tuż za wodą jest więcej tlenu, który czeka na ponowne utlenienie tego wodoru z powrotem do wody. W rezultacie otrzymujemy dodatnio naładowany atom żelaza (zwykle na +2 lub +3 stopniach utlenienia, po oddaniu wodzie odpowiednio 2 lub 3 elektronów), ujemnie naładowane jony wodorotlenkowe ($ \ ce {OH -} $ ), i woda. Tworzą one mieszaninę wodorotlenków żelaza:
$$ \ ce {2 (Fe - 2e ^ {-}) + 4 (H_2O + e ^ +) + O_2 \\ \ to 2Fe ^ {2+ } + 4OH ^ - + 2H_2 + O_2 \\ \ to 2Fe (OH) _2 + 2H_2O} \\ $$$$ \ ce {4 (Fe - 3e ^ {-}) + 12 (H_2O + e ^ +) + 3O_2 \\ \ to 4Fe ^ {3+} + 12OH ^ - + 6H_2 + 3O_2 \\ \ to 4Fe (OH) _3 + 6H_2O} $$
To drugie równanie zwykle występuje „krokowo”, ponieważ zauważysz, że jest tam sporo elektronów i jonów unoszących się jednocześnie. Zwykle najpierw tworzy się wodorotlenek żelaza (II), a następnie żelazo łatwo utlenia się dalej do stanu +3, przyjmując dodatkowy wodorotlenek w celu utworzenia wodorotlenku żelaza (III) lub uwalniając wodór, który utlenia się, tworząc wodę, w wyniku czego powstaje monohydrat wodorotlenku tlenku żelaza (III):
$$ \ ce {4 (Fe (OH) 2 - e ^ {-}) + 2H_2O + O_2 \ do 4FeO (OH) * H_2O} $$
Wodorotlenek żelaza (III) łatwo przestawia się do prawie tego samego stanu (nie jest to rozkład, ponieważ woda pozostaje słabo związana z wodorotlenkiem tlenkowym, tworząc monohydrat):
$$ \ ce {Fe (OH) 3 \ do FeO (OH) * H_2O} $$
Wreszcie, dwie z tych cząsteczek tlenku żelaza-wodorotlenku są ogólnie uważane za „dzielące” tlen z jednego z jonów wodorotlenkowych między nimi, a wodór zamiast tego wiąże się z tlenem drugiego wodorotlenku, przekształcając wodę w hydrat ( prawdopodobnie z uwolnieniem części):
$$ \ ce {2FeO (OH) * H_2O \ to Fe_2O_3 * xH_2O + yH_2O} $$
Różne struktury hydratów tego żelaza istnieją tlenki, które powodują różne kolory związku od ciemnobrązowego do głębokiej czerwieni do czerwono-pomarańczowego. Możliwe są również inne tlenki dzięki bardziej bezpośredniemu działaniu tlenu na samo żelazo, takie jak tlenek żelaza (II) ($ \ ce {FeO} $). Rdza grzewcza uwalnia wodę i zmusza tlenki żelaza do zmiany układu, co może również wytwarzać trzeci tlenek żelaza, tlenek żelaza (II, III) (znany w postaci mineralnej jako magnetyt).
Zauważysz że woda bierze udział w ogólnej reakcji bez faktycznego jej zużycia w celu utworzenia produktu; jest niszczony, a następnie ponownie formowany w równych ilościach, tworząc w tym procesie półprodukty. Jako taka, woda jest katalizatorem tych reakcji. Miejmy nadzieję, że zauważysz, że ten „idealny” łańcuch reakcji to tylko jedna z możliwości; „rdza” to źle zdefiniowany termin w chemii, w którym codzienny związek składa się z mieszaniny różnych hydratów trzech tlenków żelaza, z których wszystkie są wytwarzane w zależności od subtelnych zlokalizowanych różnic w temperaturze i stosunkach wody, tlenu i żelaza .