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Redoxreaktion Teil 4 - Die Korrosion I musstewissen Chemie
Das Wichtigste aus dem Video
Tipp auf eine Zeit – das Video springt genau dorthin.
Transkriptautomatisch erstellt · 50 Zeilen
- Die Freiheitsstatue, jeder kennt sie und ihre charakteristische grüne Farbe. Tja, was, wenn ich euch sage, dass die Freiheitsstatue ursprünglich gar nicht grün war?
- Wo Metalle sind, sind Redoxreaktionen nicht weit. Einige haben wir in unseren letzten Videos schon kennengelernt. Heute schauen wir uns einen Redoxvorgang etwas genauer an,
- nämlich die Korrosion. Was ist Korrosion? Wir kennen Korrosion aus dem Alltag. Viele Materialen verändern sich mit der Zeit, weil sie mit der Luft,
- mit Wasser, zum Beispiel mit Luftfeuchtigkeit oder mit Regen, mit Säuren oder Laugen oder auch mit aggressiven Gasen reagieren. Eine der bekanntesten Korrosionsreaktionen haben wir hier
- bei "musstewissen" schon behandelt, nämlich das Rosten von Metall. Anderes Beispiel: Eimer, die aus Zink bestehen, werden nach einiger Zeit matt.
- Gläser verlieren nach einiger Zeit ihren Glanz. Die Freiheitsstatue wurde irgendwann von braun zu grün. Was genau passiert mit diesen Materialien?
- Schauen wir uns heute mal die Korrosion von Metallen genauer an. Hier liegen Redoxreaktionen zugrunde, deswegen nennet man diese Korrosion auch "elektrochemische Korrosion".
- In unserem letzten Video zur Redoxreihe der Metalle haben wir gelernt, dass unedle Metalle wie Zink oder Eisen dazu neigen, Elektronen abzugeben.
- Sie werden also leicht oxidiert. Sie brauchen dazu nur ein Oxidationsmittel. Also einen Reaktionspartner, der die Elektronen,
- die sie loswerden wollen, dankend annimmt. Lust auf paar Elektronen? - Gern, danke. Zwei solcher Oxidationsmittel kommen im Alltag häufig vor,
- nämlich erstens Säuren und zweitens Sauerstoff. Fangen wir mal mit der Korrosion durch Säuren an. Wo Säuren überall im Alltag vorkommen,
- haben wir in diesem Video schon mal behandelt. Wenn Säure jetzt zum Beispiel auf ein unedles Metall wie Zink trifft, dann wirken die H+ Ionen,
- also die Säureprotonen, als Oxidationsmittel. Sie selbst werden zu Wasserstoff reduziert. Für die Oxidation gilt: Festes Zink wird zu Zink 2+
- und gibt zwei Elektronen frei. Wenn Zink zu einem Kation wird, heißt es, dass sich das Zink in Wasser auflöst.
- Für die Reduktion gilt: Die H+ Ionen aus der Säure schnappen sich die zwei Elektronen und werden zu Wasserstoffgas.
- So viel zur Säure. Die Sauerstoffkorrosion haben wir beim Rosten bereits behandelt. An feuchter Luft bildet sich an Eisen mit der Zeit Rost.
- Ich will den Prozess genauer aufdröseln, hier passieren mehrere Sachen: Eisen gibt als unedles Metall seine Elektronen gerne ab und wird zu Eisen 2+ oxidiert.
- Entscheidend beim Rosten sind außerdem Sauerstoff-Moleküle, die in Wasser gelöst sind. Der Sauerstoff, als klassisches Oxidationsmittel,
- oxidiert das Eisen und wird dabei selbst in dieser Reaktion zu Hydroxid-Ionen reduziert. So sieht die Gesamtreaktion aus:
- Bevor der eigentliche Rost entsteht, bilden die entstehenden Hydroxid-Ionen mit den entstehenden Eisen 2+ Kationen Eisenhydroxid. Das ist kein lösliches Salz, sondern ein "schwer löslicher Stoff",
- der sich als Feststoff auf dem Eisen ablagert. Dieses Eisenhydroxid reagiert nun mit Sauerstoff aus der Luft weiter und bildet dabei den altbekannten Rost, das rötliche Eisenoxidhydroxid.
- Auch das ist eine Redoxreaktion. Sauerstoff ist, wie immer, Oxidationsmittel. Das Eisen 2+ gibt hier wieder ein Elektron ab
- und wird zu einem dreifach positiv geladenen Eisen-Ion. Ihr seht am Beispiel Rost: Manche Stoffe haben mehrere Oxidationsstufen.
- Eisen kann zunächst zu Eisen 2+ und dann noch weiter zu Eisen 3+ oxidiert werden. Interessant zu wissen, wie Korrosion entsteht,
- aber wirklich interessant für den Alltag ist doch, wie wir Korrosionen vermeiden können. In der Regel sind Korrosionen unerwünscht,
- es sei denn, es kommt dabei eine hübsche grüne Farbe raus wie bei der Freiheitsstatue. Dazu kommen wir jetzt.
- Es gibt drei Arten von Korrosionsschutz. Erstens, Metalle können sich selbst schützen, das ist im Prinzip bei der Freiheitsstatue passiert.
- Bei Kupfer oder Bronzestatuen bilden sich mit der Zeit eine grüne Schicht aus Kupfersalzen. Kupfersalze haben eine nette Farbe -
- ihr erinnert euch vielleicht an unser letztes Video. Die grüne Schicht der Freiheitsstatue nennt man Patina. Die Patina schützt die restliche Statue vor Wasser,
- Sauerstoff, Säuren, also vor Korrosion. Die Patina bei der Freiheitsstatue besteht aus verschiedenen Salzen. Bei anderen Metallen kann man
- die Schutzschicht ziemlich genau beschreiben. Bei Aluminium oder Zink bildet sich durch die erste Reaktion mit Sauerstoff eine Oxidschicht: also Aluminiumoxid beziehungsweise Zinkoxid.
- Im Gegensatz zum rostenden Eisen sind Aluminium und Zink an der Luft beständig. Und das, wohlgemerkt, obwohl Alu und Zink unedler sind als Eisen.
- Zwar werden Aluminium und Zink schneller und leichter oxidiert, aber die entstehende Oxidschicht ist so stabil, dass sie wie ein Schutzschild wirkt.
- Dieses Phänomen, genau wie bei der Freiheitsstatue, nennen wir allgemein "Passivierung". Die Schutzschicht macht das Material "passiv",
- also "inaktiv" für weitere chemische Reaktionen. Wie schützt man Metalle vor Korrosion, die keine Passivierung, also keinen Eigenschutz ausbilden?
- Man kann Metalle mit etwas Nichtmetallischem beschichten. Bestes Beispiel ist die Lackierung bei Autos. Vielleicht habt ihr ein älteres Auto gesehen,
- wo der Lack an der ein oder anderen Stelle ab ist. An diesen Stellen kann man ganz gut sehen, wie die Chemie der Korrosion ihren Lauf nimmt.
- Man kann Metalle auch mit anderen Metallen beschichten, um sie zu schützen. Klingt unlogisch, ist aber ganz clever.
- Wir haben gerade über Aluminium und Zink gesprochen und ihre Fähigkeit, sich durch Passivierung vor Korrosion zu schützen. Auch Metalle wie Chrom oder Zinn haben diese Eigenschaft.
- Genau diese Metalle nimmt man, um zum Beispiel Eisen zu schützen. Man kann Metalle schützen, indem man sie mit einem unedleren Metall überzieht,
- das dann recht schnell an der Luft reagiert, aber zu einer stabilen Oxidschicht, welche dann als Schutz wirkt. Deswegen werden zum Beispiel
- Regenrinnen aus Eisen mit Zink beschichtet. Man kann aber auch das Gegenteil machen. Man kann Metalle mit einer Schicht eines edleren Metalls überziehen,
- zum Beispiel mit Kupfer. Denn Kupfer ist als edleres Metall weniger korrosionsanfällig. Wir erinnern uns an die Redoxreihe der Metalle.
- Je edler ein Metall ist, desto kleiner ist seine Neigung zur Oxidation. Statt Eisen mit einem "schwächeren", unedleren Partner zu überziehen, der schnell zu Oxid reagiert,
- kann man stattdessen einen "stärkeren", edleren und damit stabileren Partner nehmen, der nach Möglichkeit gar nicht reagiert. Fassen wir die Chemie der Korrosion noch mal zusammen.
- Korrosion beschreibt die Zerstörung von Stoffen durch Reaktion mit Wasser, Luftsauerstoff, sauren oder alkalischen Lösungen
- oder auch aggressiven Gasen, wie etwa Chlor. Bei Metallen unterscheidet man zwischen Säurekorrosion und Sauerstoffkorrosion. Um Metalle vor Korrosion zu schützen, gibt es zwei verschiedene Lösungen.
- Entweder überzieht man das Metall mit einem unedleren Metall, welches eine passivierende Oxidschicht bildet. Oder man überzieht das Metall mit einem edleren Metall,
- welches beständiger ist. Ihr seht: Redoxreaktionen sind Teil unseres Alltags und es lohnt sich, darüber Bescheid zu wissen.
- Wenn euch das Video dabei geholfen hat, lasst einen Daumen nach oben da und sehr gerne ein Abo. Bis bald. Untertitel im Auftrag des ZDF für funk, 2017
Zum Nachlesen
WasserstoffkorrosionDie Wasserstoff- oder Säurekorrosion ist eine Form der Korrosion bei Metallen, die in Anwesenheit von Wasser, jedoch unter Sauerstoffmangel, zur Bildung von …
RostAls Rost bezeichnet man das Korrosionsprodukt, das aus Eisen oder Stahl durch Oxidation mit Sauerstoff in Gegenwart von Wasser entsteht. Rost ist porös und …
SauerstoffkorrosionAls Sauerstoffkorrosion bezeichnet man einen Korrosionsvorgang, bei dem ein Metall in Gegenwart von Wasser (Luftfeuchtigkeit) durch Sauerstoff oxidiert wird …
KorrosionKorrosion (von lateinisch corrodere ‚zersetzen', ‚zerfressen', ‚zernagen') ist aus technischer Sicht die Reaktion eines Werkstoffs mit seiner Umgebung, …