Rost

Bild 5: Rostornamente

Bild 24: Rostblume

Hintergrund:

Werden Metalle Witterungseinflüssen ausgesetzt, kommt es zu „hässlichen“ Veränderungen des Metalls. Allgemein spricht man bei dieser elektrochemischen Reaktion von Korrosion. Beim Eisen spricht man oft auch einfach von Rosten. Man unterscheidet eine Flächenkorrosion mit nahezu gleichmäßiger Korrosion, sowie die Lochkorrosion (Lochfraß), welche nur an einer kleinen Fläche des Metalls abläuft.

Das Rosten von Eisen lässt sich in folgenden Reaktionsgleichungen beschreiben (siehe auch Abb.1):

Lokal Anode:
Elementares Eisen geht über in das Eisen(II)-ion, wobei 2 Elektronen abgegeben werden.

Oxidation

Lokal Kathode:
1 Molekül elementarer Sauerstoff verbindet sich mit 2 Molekülen Wasser zu 4 Hydroxidionen. Dabei werden 4 Elektronen aufgenommen.

Reduktion

Stoßen Fe²⁺-Ionen nun auf OH^- -Ionen, entsteht schwerlösliches Eisen(II)-hydroxid, das durch Sauerstoff zu rotbraunem Eisen(III)-oxidhydroxid (Rost) oxidiert wird.

Abb.1: Rosten von Eisen [1]

Rost bildet lockere Gefüge geringer Festigkeit. Die Oxidation bewirkt eine Massenzunahme, das Material wird schwerer. Die damit verbundene Volumenzunahme führt zu Spannungen und zum Abplatzen der Rostschicht.

Elektrochemische Elemente (Lokalelemente) werden auch gebildet, wenn Metalle unterschiedlicher Elektronegativität miteinander in Kontakt stehen und gleichzeitig Feuchtigkeit vorhanden ist.

Die Verhältnisse sollen an einem Kupfer- und einem Zinkblech demonstriert werden, die in eine wässrige Lösung von nennenswerter elektrischer Leitfähigkeit eintauchen. Reines Zink würde sich in einer mäßig sauren Lösung nicht oder nur sehr langsam auflösen, denn der gleichzeitig zu bildende Wasserstoff besitzt am Zink eine Überspannung. Eine leitende Verbindung zwischen dem Zink und dem edleren Kupfer, an dem die Überspannung zudem geringer ist, begünstigt die Reaktion, bei der Zink zu Zn²⁺ oxidiert und an der Oberfläche des Kupfers Oxoniumionen zu Wasserstoff reduziert werden. Analoge Verhältnisse liegen vor, wenn Kupfer und Zink direkt miteinander in Kontakt stehen oder ganz allgemein, wenn Metalle unterschiedlichen Potentials bei Vorhandensein von Feuchtigkeit in Verbindung stehen.

Bildinformation:

Die Bilder zeigen verschiedene Roststrukturen unter 5facher Vergrößerung.

Verwendung:
Die vorliegenden Bilder können für private und nichtkommerzielle Lehrzwecke benutzt werden. Als minimaler Bildnachweis müssen das Copyright und der Urheber in folgender Form vermerkt werden: © Kathrin Götz
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seminar-goetz ät gmx.de

Quellen:

http://www.schule-studium.de/Chemie/Reaktionsgleichung_Rosten_Eisen.html, Stand 14.12.05