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Korrosion 13:24 min

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Transkript Korrosion

Guten Tag und herzlich willkommen. In diesem Video geht es um die Korrosion. Der Film gehört zur Reihe Elektrochemie. An Vorkenntnissen solltest du wissen, was Redoxreaktionen sind und dich mit Elektrolyse auskennen. Mein Ziel ist es, dir eine Einführung in die Ursachen, das Wesen und die Vermeidung der Korrosion so geben. Das Video besteht aus 5 Abschnitten. 1. Korrosion überall 2. Korrosionsvorgang 3. Entfernung von Rost 4. Korrosionsschutz 5. Zusammenfassung

  1. Korrosion überall. Corrodere ist ein lateinisches Wort. Es bedeutet zu Deutsch zerfressen oder zernagen. Rost ist das Ergebnis der Korrosion von Eisen. Ihr sehr es und ihr wisst es: Der Rost ist allgegenwärtig. Rost sieht nicht nur unschön aus, er kann auch zu üblen Folgen führen, wenn zum Beispiel Löcher in einen Tanker hineingefressen werden und das Öl ausläuft. Oder es kann zu schlimmen Unfällen kommen, wie zum Beispiel bei diesem Eisenbahnunglück, wenn es zu Ermüdungserscheinungen - Korrosionserscheinungen - von Material kommt. 25 Milliarden Euro Verlust vom Bruttosozialprodukt hatte die deutsche Wirtschaft allein durch Korrosion, und das, in einem einzigen Jahr. Diese Angabe bezieht sich auf etwa das Jahr 2005. 1/3 der Eisenherstellung wird nur dafür verwendet, um die Korrosionsverluste zu kompensieren. Aber nicht nur Eisen leidet unter der Korrosion. Auch das viel edlere Metall Kupfer korrodiert. Es bildet die sogenannte Patina. Grünspan, wie die Patina häufig genannt wird, ist etwas anderes. Patina, das sind Kupfersalze, hauptsächlich Sulfat, aber auch Carbonat oder Chlorid. Diese Salze sind alle basisch. Bei Grünspan hingegen handelt es sich um ein anderes Kupfersalz, das Kupferacetat.

  2. Korrosionsvorgang. Zum Einen kann der Korrosionsvorgang als chemische Korrosion ablaufen. Hervorgerufen wird er hier meist durch Industrieabgase. Denkbar wäre folgende Reaktion. Eisen wird durch Schwefeltrioxid von der Oxidationsstufe 0 bis zur Oxidationsstufe 3 oxidiert. Auch die Reaktion mit sauren Gasen zählt zur chemischen Korrosion. Eisen wird von der Oxidationsstufe 0 zur Oxidationsstufe +2 oxidiert. Wir haben es jeweils mit einer Oxidation zu tun, die zur Zerstörung des Eisens führt. Die 2. Möglichkeit der Korrosion ist elektrochemische Korrosion. Hier bilden Eisen auf der einen Seite und Wasser beziehungsweise Sauerstoff auf der anderen Seite, die Elektroden einer elektrochemischen Reaktion. Die Eisenatome geben Elektronen ab und bilden zweifach positiv geladene Eisen-Ionen. Das ist eine Oxidation. Wassermoleküle und Sauerstoffmoleküle nehmen Elektronen auf und bilden einfach negativ geladene Hydroxid-Ionen. Elektronenaufnahme ist eine Reduktion. Die Oxidation findet an der Anode statt, die Reduktion entsprechend an der Kathode. Die Gesamtreaktion lautet so: Eisenatome und Wassermoleküle reagieren mit Sauerstoffmolekülen zu Eisen(II)-Ionen und Hydroxid-Ionen OH-. Diese Reaktion bezeichnet man als Primäroxidation. Daran anschließend reagieren die Eisen(II)-Ionen mit den Hydroxid-Ionen zu Eisen(II)-Hydroxid, welches als unlösliche Verbindung ausfällt. Man hat es hier mit einer Fällungsreaktion, kurz Fällung, zu tun. An die Primäroxidation schließt sich die Sekundäroxidation an. Eisen(II)-hydroxid mit der Oxidationsstufe +2 für Eisen wird von Luftsauerstoff weiter oxidiert. Eisen bekommt die Oxidationszahl +3 und wird zu FeO(OH) und Wasser. Diese Verbindung bezeichnet man als Rost. 2 Moleküle dieser Verbindung kann man auch als Fe2O3 mit einem Molekül Kristallwasser darstellen. Das ist der Rost mit der allseits bekannten rostbraunen Farbe. Stark verrostetes Eisen liefert ein interessantes Bild. Man beobachtet an ihm Rostschichten. Die äußere rostbraune Farbe wird von Eisenoxid-Hydroxid gebildet. Das ist der herkömmliche Rost. Darunter findet man häufig eine Schicht von grüner Färbung. Dabei handelt es sich um Magnetithydrat. Die von der Oberfläche entfernteste Schicht ist meistens schwarz. Das ist Eisen(II)3-Oxid, Fe3O4 oder Magnetit genannt. Es gibt eine einfache Erklärung für diese Rostschichten. Der Sauerstoffmangel wächst von außen nach innen und daher haben die inneren Schichten weniger Sauerstoff, als die Äußeren. Eine interessante Erscheinung beim Korrosionsvorgang ist das sogenannte Korrosionselement. Es entsteht, wenn ein unedles Metall, wie Eisen, mit einem edlen Metall, wie zum Beispiel Kupfer, miteinander im direkten Kontakt steht. Was kann da wohl schon passieren? Es passiert viel und zwar genau dann, wenn beide mit Wasser überdeckt werden. Die Eisenatome geben wieder Elektronen ab und bilden Ionen. Es findet eine anodische Oxidation statt. Diese kennen wir bereits, genau wie die kathodische Reaktion, die zwischen Sauerstoff, Wasser und den beiden aufgenommenen Elektronen stattfindet. Man spricht hier von Kontaktkorrosion, die bedeutend stärker abläuft, als die gewöhnliche Korrosion. Warum ist das so? Die schnelle Korrosion erfolgt, weil ein kleiner Strom zwischen dem unedlen Eisen und dem edlen Kupfer fließt. Durch Kontaktkorrosion gab es vor einigen Jahren große Gefahr für die Freiheitsstatue in New York. Um etwa 1990 drohte sie dadurch einzustürzen. Das für den Bau verwendete Eisen wurde darauf hin schleunigst durch Stahl ersetzt.

  3. Entfernen von Rost. Natürlich kann man Rost mechanisch entfernen, durch einfaches Schmirgeln, doch das ist - könnt ihr euch denken - sehr aufwendig. Besser ist es, Rostentferner zu verwenden oder am besten, Rostumwandler. Was das ist, möchte ich kurz erklären. Rost kann man recht einfach entfernen, zum Beispiel durch eine Säure. Besonders geeignet ist Zitronensäure, weil sie mit den Eisen-Ionen Komplexe bildet und diese leichter herauslöst. Im Ergebnis erhält man blankes, vom Rost befreites Eisen. Man hat hier einen Rostentferner verwendet. Man kann hier aber, so höre und staune, mit Cola Rost entfernen. Das liegt daran, weil Cola Phosphorsäure enthält. Phosphorsäure ist auch ein Rostentferner. Sie ist aber gleichzeitig ein Rostumwandler. Das hängt damit zusammen, dass sich aus den Eisenionen und den Phosphationen der Säure Eisenphosphat bildet. Das Eisenphosphat bedeckt das saubere Eisen und schützt es, zumindest für einige Zeit, vor weiterem Rosten. Links haben wir es daher mit einer Entfernung des Rosts zu tun, rechts mit einem Entfernen des Rosts und gleichzeitig einem Schutz vor weiterem Rosten.

  4. Korrosionsschutz. Korrosionsschutz kann aktiv oder passiv sein. Bei aktivem Korrosionsschutz kann man eine Opferanode (zum Beispiel bei Schiffen) verwenden. Das unedlere Metall Zink in der Opferanode wird zersetzt und schützt das edlere Metall Eisen vor der Zerstörung. Andere Möglichkeiten des aktiven Korrosionsschutzes sind die Zugabe von Reduktionsmitteln oder Inhibitoren. Passiver Korrosionsschutz wird durch Überzüge gebildet. Solche bestehen aus Oxiden, Phosphaten, Silikaten, Emaille, Zement, Gummi, Polyethylen, Polypropylen, Lacken, Anstrichen oder Kunstharzen. Ein interessantes Thema beim passiven Korrosionsschutz, sind die metallischen Überzüge. Interessanterweise werden auch unedle Überzüge, wie zum Beispiel Zink, auf edleren Metallen, wie Eisen, verwendet. Zink selbst ist passiviert und die Oxidschicht wird nicht zerstört. Interessant ist es, dass Zerstörung dieses Überzugs möglich ist, ohne, dass das Eisen ernsthaft gefährdet wird. In diesem Fall braucht sich der Überzug, dass heißt das Zink, auf. Es wird korrodiert. Es bildet sich ein Korrosionselement. Anders verhält es sich, wenn der Überzug edel ist, wenn zum Beispiel Eisen durch Kupfer geschützt wird. Dann führt die Zerstörung zu fatalen Folgen. Eisen wird zerstört, denkt an unser Korrosionselement Kupfer-Eisen.

  5. Zusammenfassung. Korrosion ist chemische oder elektrochemische Zerstörung unedler Metalle unter Umweltbedingungen. Rostentfernung kann mechanisch, rein chemisch oder chemisch mit gleichzeitiger Schutzwirkung erfolgen. Bei Korrosionsschutz hat man zwischen aktiver und passiver Anwendung zu unterscheiden. Verwendet man bei passivem Korrosionsschutz ein edles oder unedles Metall, so hat das entsprechend verschiedene Folgen.

Das war es schon wieder. Alles Gute und viel Erfolg, Tschüss!

Informationen zum Video
3 Kommentare
  1. 001

    Fragen:
    1 .Wie hat man auf Gleichungen "einzugehen"?
    2. Was ist der "Hauptpunkt"?
    A. O.

    Von André Otto, vor mehr als einem Jahr
  2. Default

    Leide nicht sehr hilfteich, es wird nicht genau auf die gleichungen eingegangen und der hauptpunkt ist auch nicht wirklich klar unter den ganzen informationen

    Von Saramaggi, vor mehr als einem Jahr
  3. Default

    Einmal angeschaut,sofort alles verstanden.Cola als Rostumwandler,sehr interessant.

    Von Leonhart, vor etwa 4 Jahren