Vernetztes Studium - Chemie, Chemie für Mediziner: Modellversuch zur Korrosion

Unedle Metalle werden von Luftsauerstoff oxidiert. Bildet sich dabei eine dichte Oxidschicht auf der Metalloberfläche, z.B. bei Aluminium, ist das Metall von einem weiteren Angriff geschützt. Dieser Vorgang wird als Passivierung bezeichnet. Bei Eisen ist die entstehende Oxidschicht porös. Der Oxidationsprozeß kann sich auf das ganze Metall ausdehnen, es bleibt nur Eisenoxid zurück. Durch Salzlösungen wird die Oxidation noch beschleunigt.
Um die Korrosion von Bauteilen aus Eisen oder Stahl zu verhindern, können Legierungen mit Metallen erzeugt werden, die edler sind und eine stabile Oxidschicht ausbilden (Edelstahl). Eine weitere Möglichkeit ist die Beschichtung mit einem anderen Metall. Ist das Überzugsmetall edler als Eisen, beispielsweise Zinn, ist der Korrosionsschutz nur gewährleistet, wenn der Metallüberzug nicht beschädigt wird. Wird die Eisenoberfläche freigelegt, kann sich an der Grenzschicht zwischen Zinn und Eisen ein Lokalelement ausbilden. Elektronen fließen vom unedleren Eisen zum edleren Zinn, die Oxidation von Eisen wird begünstigt.
Umgekehrt kann die Lokalelement-Bildung auch als Korrosionsschutz eingesetzt werden. Wird Eisen mit einem unedleren Metall verbunden, entsteht bei der Oxidation des unedleren Metalls ein Elektronenfluß zum Eisen. Dadurch wird das Bauteil vor einem Angriff geschützt.

Experiment des Monats 07/1998
In dem abgebildeten Experiment befinden sich Eisennägel in einer Kochsalzlösung, der als Indikator Kaliumhexacyanoferrat(III) zugesetzt wurde. Durch Luftsauerstoff wird Eisen zu Fe²⁺-Ionen oxidiert. Die Eisenionen bilden mit dem Hexacyanoferrat einen tiefblauen Komplex. Am mittleren Nagel tritt nach 15-30 Minuten eine Blaufärbung ein. Der linke Nagel steht in Kontakt mit einem Kupferblech, also einem edleren Element. Es liegt ein Lokalelement vor, das die Oxidation des Eisens erheblich beschleunigt. Die Blaufärbung beginnt bereits nach wenigen Minuten. Der rechte Nagel ist mit dem unedleren Zink verbunden. Bei diesem Lokalelement wird das Zink oxidiert, es wirkt als "Opferanode". Eisen ist vor Korrosion geschützt, eine Blaufärbung bleibt aus.
Opferanoden (also Stäbe oder Blöcke aus einem unedleren Metall, z.B. Zink oder Magnesium, die leitend mit zu schützenden Eisen-Bauteil verbunden sind) werden beispielsweise bei Rohrleitungen, Brücken und Tanks als Korrosionsschutz eingesetzt.

© Prof. Dr. J. Gasteiger, Dr. A. Schunk, CCC Univ. Erlangen, Fri Mar 30 11:42:26 2001 GMT
BMBF-Leitprojekt Vernetztes Studium - Chemie