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Korrosion des Eisens (Rosten) -


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Korrosion des Eisens (Rosten)
Chemische Reaktionen knnen schnell und langsam ablaufen, so ist das Rosten eine sehr langsam verlaufende Reaktion (Oxidation) von Eisen mit Sauerstoff und Wasser.
Durch die Einwirkung von Wasser und Sauerstoff auf Eisen bilden sich porse berzge rotbrauner Farbe. Der berzug besteht aus der wechselnden Zusammensetzung von Eisenoxid / hydroxid. Ist die Luft trocken so reagiert sie zusammen mit Sauerstoff nicht mit dem Eisen.
Wenn die Rostschichten dicker sind, blttern sie ab, sodass das darunter liegende Eisen erneut von Wasser und Sauerstoff angegriffen (zerfressen) wird.
Der Zustand des Rostens wird durch Salz (z.B. im Winter) beschleunigt.
Da Eisen eine unedles Metall ist, vollzieht sich dieser Vorgang leicht.
Diesen zerstrerischen Vorgang von Metallen durch uere Umwelteinflsse nennt man Korrosion.
Man kann diesen Reaktionen aber auch durch verschiedene Schutzmanahmen vorbeugen. Ein Beispiel dafr ist die Passivierung - das berzeihen mit unedleren Metallen, die eine stabile Oxidschicht bilden.
berzieht man Metalle mit edleren Metallen so nennt man dies Galvanisieren, Verzinken oder Verchromen. Um den Zutritt von Wasser zu verhindern, kann man Metalle lackieren oder mit einem Kunststoffberzug versehen.
Um der Korrosion von Schiffen vorzubeugen, schtz man sie mit einer Opferanode. Eine sogenannte Opferanode ist eine leitende Verbindung zu einem Metall, das sich auflst.
Heutzutage ist alles mglich! Rost ist nicht mehr nur noch ein verhasster Schaden, er dient inzwischen sogar als Stilmittel fr Kunstobjekte. In Blumenlden bspw. findet man oftmals Vasen, die durch eine Rostschicht auf der Oberflche ein ganz besonderes Aussehen bekommen. Ob es gefllt oder nicht, das ist Geschmackssache! Es beweist allerdings, dass in unserer Gesellschaft selbst etwas scheinbar unnutzes wie Rost einen mehr oder weniger sinnvollen Zweck zugedacht bekommt.
Unter welchen Bedingungen rostet Eisen am strksten und schnellsten?
Durchfhrung:
Wir testen die Reaktion von Eisen in verschiedenen Lsungen (destilliertes Wasser, Sprudelwasser, Seifenlauge(Spli) und Kochsalzlsung) um zu sehen unter welchen Umstnden Eisen am strksten und am schnellsten rostet.
Eisen
(Vorher metallisch glnzend, glatt)
In destilliertem Wasser: leichte Rotfrbung des Metalls und an einigen wenigen Stellen auch wenigst schwarz, einige rote Stckchen, die vom Metall abgefallen sind, haben sich am Boden abgesetzt
In Sprudelwasser: stark rote und leicht schwarze Verfrbung, am Boden der Lsung hat sich eine durchgehende und relativ hohe rote Schicht abgesetzt, kein metallischer Glanz mehr an den verfrbten Stellen, rote - bzw. schwarze Verfrbung nahe der Wasseroberflche wesentlich strker
In Seifenlauge: Das Eisen hat sich auch nach mehreren Tagen nicht verndert
In Kochsalzlsung: sprde, eine brckelige rote Schicht hat sich gebildet, diese hat sich zum Teil vom Eisen abgelst und schwimmt in der Lsung und liegt am Boden, Groteil des Eisens nicht rot sondern schwarz, unter der abgefallenen roten Schicht ist das Eisen heller und dnner als vor dem Versuch, kein metallischer Glanz mehr an den verfrbten Stellen, ber der Wasseroberflche hat sich eine weie Salzschicht am Eisen abgesetzt, strkste Rotfrbung nahe Wasseroberflche, Schwarzfrbung weiter unten
Fettung von Eisen
Frher hat man Eisenschrauben gefettet, um sie vor Korrosion zu schtzen.
Man kann sich gut vorstellen, wie sehr sich die Menschen frher rgerten, wenn sich das Gartentor mal wieder nicht schlieen lie, weil das Eisenriegelschloss durchgerostet war. Kein Wunder, dass die Menschen sich frher oder spter Gedanken darber machten, wie sie diesen Situationen entgegenwirken konnten.
Was lie sich tun? Schon bald wurde ihnen klar, dass die Korrosion (den Begriff "Rosten" benutzt man nur in Bezug auf Eisen) eine Reaktion von Metallen und Sauerstoff ist, die bei feuchter Luft schneller stattfindet. Ein Eisenriegel (z.B. vom Gartenzaun) ist stndig feuchter Luft ausgesetzt und rostet daher schneller.
Irgendwie musste man die Reaktion von Sauerstoff, feuchter Luft und Eisen unterbinden. Da die Menschen Mglichkeiten wie z.B. Verzinken (siehe Seite 1, bzw. Aufgabe 6) nicht kannten, mussten sie zu anderen Hilfsmitteln greifen.
Jemand kam auf die Idee die zu schtzenden Metalle einzufetten, da man bereits aus Alltagssituationen das Einfetten kannte. Bsp: Auf eingecremten Hnden perlt Wasser ab. Denn fettete man ein Metall ein, ist fr den Sauerstoff keine metallenen Flche vorhanden, mit welcher es reagieren kann und keine Feuchtigkeit an das Metall dringen kann. Fett schtzt also vor Korrosion. Aber natrlich ist es kein dauerhafter Schutz, da sich die Fettschicht abnutzt.
Beobachtungen unserer Versuchsreihe
Anmerkung: Messing fllt etwas aus dieser Versuchsreihe heraus, denn Messing ist eine Legierung aus Kupfer und Zink. Alle anderen Metalle sind Reinstoffe.
Erklrung
Alle Metalle haben in den verschiedenen Lsungen korrodiert, also mit Sauerstoff und Wasser reagiert.
Man kann allerdings je nach Lsung (Flssigkeit) und Metall unterschiedlich starke Vernderungen bei den Metallen feststellen.
E: 1.Destilliertes Wasser
Im destillierten Wasser sind keine Ionen vorhanden, welche die Korrosion (s. Definition zu Beginn) in irgendeiner Form beschleunigen oder verstrken knnen, deshalb korrodieren die Metalle in dieser "Lsung" am schwchsten von allen weiteren Lsungen unserer Versuchsreihe.
Die Metalle reagieren wenig im destillierten Wasser, deshalb beobachtet man die Vernderungen nur fleckenweise auf den Metalloberflchen.
Ist ein Metall nur destilliertem Wasser ausgesetzt dauert das Korrodieren einige Wochen.
E: 2.Sprudelwasser
Im Sprudelwasser korrodieren die Metalle schon strker, weil das Sprudelwasser mit anderen Stoffen versetzt ist. Das von uns benutzte Wasser enthielt z.B. Ca2+ Ionen, Mg2+Ionen und wie jedes Sprudelwasser Kohlensure. Wir glauben, dass diese Ionen die Korrosion beschleunigt und untersttzt haben, deswegen konnte man eine heftigere Reaktion beobachten (z.B. strkere Verfrbungen).
Zusatzstoffe im Wasser wie z.B. Kohlenstoffdioxid frdern also die Korrosion von Metallen. Man kann davon ausgehen, je konzentrierter diese Zusatzstoffe vorhanden sind, desto strker korrodieren die Metalle.
Wir haben das Mineralwasser mit Rotkohlsaft (Indikator)getestet und da sich die Lsung pink gefrbt hat, knnen wie davon ausgehen, dass das Mineralwasser sauer ist. (Hier sind H3O+ Ionen in Mineralwasser enthalten, vergleiche Aufgabe 5)
Beispiel aus dem Alltag:
Im Regenwasser befindet sich ebenfalls eine groe Menge Kohlenstoffdioxid, weshalb wir vermuten, dass Regenwasser die Korrosion mindesten genauso stark wie Sprudel frdert. Je grer die Umweltverschmutzung ist,desto strker ist die Luft mit Schadstoffen versehen, die ebenfalls die Korrosion frdern.
E: 3.Seifenlauge (Splmittel)
Wir sind uns nicht vllig sicher, ob die Metalle strker im Sprudelwasser oder in der Seifenlauge reagiert haben, da unsere Beobachtungen nicht ganz eindeutig sind.
Es spricht aber einiges dafr, dass die Metalle in der Seifenlauge strker reagieren.
Bsp.:
Aluminium hat
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