WWW.REFERATCENTRAL.ORG.UA -

... , , ,

- , ͳ → Korrosion des Eisens (Rosten) -

Korrosion des Eisens (Rosten) -

Aluminiumfolie nur ein Metall vorliegen -
zu einer galvanischen Zelle bentigen wir aber eigentlich zwei.
Erklrung: Warum lst sich die Aluminiumfolie auf?
Wir vermuten, dass sich die Aluminiumfolie infolge von Korrosion auflst. Wie wir in unseren vorangegangenen Versuchen festgestellt haben, frdern Salz (salzhaltige Lebensmittel), Sure (surehaltige Lebensmittel) und Wasser (feuchte Lebensmittel)
die Korrosion. Verschliet man solche Lebensmittel nun also mit sehr "unedler"(Redoxreihe) Aluminiumfolie beginnt diese unter dem Einfluss der Lebensmittel und des Sauerstoffs zu korrodieren. Anscheinend ist diese Korrosion so stark, dass sich sogar Teile der Aluminiumfolie auflsen und durch die Metallschssel in die Lebensmittel wandern. Laut Hersteller sind Al-hydroxidionen (diese bilden sich beim Korrodieren) zwar nicht giftig, man sollte oben genannte Lebensmittel aber trotzdem nicht mit Aluminiumfolie abdecken.
Lokalelemente spielen ebenfalls eine wichtige Rolle. Wie bereits oben beschrieben beschleunigen sie die Korrosion. Da wir aber nur ein Metall vorliegen haben, vermuten wir, dass die Alufolie sowohl die Funktion der Anode als auch der Kathode bernimmt.
D.h., dass ein Teil des Aluminiums oxidiert wird, er gibt also Elektronen ab (hier befindet sich offensichtlich die Anode) und ein anderer Teil des Aluminiums dient als Kathode. Die Elektronen, die vom Aluminium abgegeben wurden, wandern zu einem anderen Teil der Aluminiumfolie, diese fungiert als Kathode. In Suren, so auch in Sauerkraut, sind immer H3O+Ionen enthalten. Diese nehmen an der Kathode Elektronen auf und entladen sich somit.
Anodenvorgang (Oxidation): 2Al -> 2Al3+ + 6e-
Kathodenvorgang (Reduktion): 6H3O+ + 6e- -> 3H2+ 6H2O
Es hat sich also Wasser und Wasserstoff gebildet. Diesen Vorgang kann man auch mit einer galvanischen Zelle vergleichen, obwohl nur ein Metall vorhanden ist.
Nimmt man an, das Sauerkraut wre auf einer Silberplatte angerichtet und mit Alufolie abgedeckt, so laufen eben jene Vorgnge ab, die wir vorangehend beschrieben haben, nur dass die Alufolie diesmal nur die Anode bildet und die Silberplatte die Kathode bildet. (galvanisches Element) Das heit, die H3O+ Ionen entladen sich diesmal an der Silberplatte. Die Reaktionsgleichungen bleiben aber die gleichen.
Vergleich:
Steckt man zwei verschiedene Metalle in eine Zitrone oder einen Apfel (surehaltig) so bildet sich ebenfalls ein galvanisches Element, das dem obigen bis auf die Bestandteile (Sauerkraut/Apfel, Zitrone) vllig gleicht.
Heutzutage ist man weitgehend davon abgekommen Eisen zu fetten (s. Aufg. 3), da es zuverlssigere Schutzmittel gibt. Man verzinkt Eisen:
Verzinken von Eisen
Wre Eisen ungeschtzt, dann wrde es so lange rosten (Oxidieren), bis nur noch porses Eisenoxid vorhanden wre, und der Gegenstand zerfiele.
Man verzinkt Eisen, da es Metalle gibt, die in der Verbindung mit Sauerstoff nicht brckelig und pors sind. Whrend Eisenoxid von dem noch darunterliegenden Eisen abblttert und dieses somit weiter rostet (bis irgendwann nichts mehr davon vorhanden ist), bildet bspw. Zink bei der Reaktion mit Sauerstoff eine Schicht (Zinkoxid), die das darunterliegende Metall berzieht und aufgrund ihrer Dichte vor weiteren chemischen Reaktionen ("Angriffen") schtzt. Verzinkt man also Eisen und es korrodiert, bildet die Zinkschicht Zinkoxid welches nun das Eisen vor dem Rosten schtzt. Bei der Verwendung des Metalls hat man aber praktischerweise immer noch Eisen vorliegen.
Allerdings gibt es noch einen zweiten Grund, welcher dafr spricht, dass man Eisen verzinken sollte. Dies ist die Redoxreihe:
Zink ist (s. Abbildung) unedler als Eisen, d.h. es ist reaktionsfreudiger. Ist eine Beschdigung in der Zinkschicht rostet das Eisen trotzdem nicht, weil der dazukommende Stoff lieber mit dem unedleren Zink reagiert.
Somit gewhrleistet Zink fr
Eisen einen Rundumschutz.
Man nennt Verzinken auch Passivierung.
(s. Einleitung)
Wenn Zink korrodiert, gibt es Elektronen ab. In Wasser gelster Sauerstoff nimmt diese Elektronen auf und Bildet Hydroxidionen. Die Zinkionen reagieren dann mit den Hydroxidionen und Sauerstoff.
Reaktionsgleichungen:
Oxidation: 2Zn(s) -> 2Zn2+(aq) + 4e-
Reduktion: O2(aq) + 2H2O (l) + 4e- -> 4 OH- (aq)
Vorgehensweise
Anfangs berlegten wir uns mit welchen beiden Metallen wir eine mglichst groe Spannung erzielen knnten, so kam uns die Idee ein unedles und edles Metall zu whlen, da unedle Metalle ihre Elektronen besonders gerne an edle Metalle abgeben (siehe Redox/Spannungsreihe Aufgabe 6). Unsere Chemielehrerin sagte uns, dass sie uns die bentigten Chemikalien aus der Schulchemiesammlung zur Verfgung stellen knnte. Jedoch mussten wir einsehen, dass Kalium so reaktionsfreudig ist, dass es sogar in Petroleum aufbewahrt werden muss und Gold in der Schulsammlung nicht vorhanden ist.
So entschieden wir uns fr Magnesium und Kupfer. Aus der Schulsammlung gab man uns etwas Magnesium- und Kupfersulfat, das wir in Wasser lsten (siehe Foto).
Um einen Stromkreis zu bauen, gossen wir die Kupfersulfatlsung in einen kleinen Blumentopf aus Ton und stellten diesen in einen Behlter mit der Magnesiumsulfatlsung.( Wir whlten einen Tontopf, da wir einen Behlter, der ionendurchlssig ist, bentigten, um einen geschlossenen Stromkreis zu garantieren.) Als nchstes befestigten wir die beiden Metalle (ein Kupferblech und ein Magnesiumband) an je einer Krokodilsklemme. Die Kabel verbanden wir mit einem Voltmeter. Das Magnesiumband hielten wir in die Magnesiumsulfatlsung und das Kupfer in die Kupfersulfatlsung. Wir stellten das Voltmeter auf DC (Gleichspannung) und maen eine Spannung von 1.6 Volt.
Elektrodenvorgnge unserer galvanischen Zelle
Die Magnesiumatome der Magnesiumelektrode geben 2 e in das Kabel ab,(es entstehen Mg 2+ Ionen) da sich diese mit den Ionen der Kupfersulfatlsung verbinden wollen (Kupfer ist edler als Magnesium). Whrend die Elektronen durch das Kabel wandern, gehen die Magnesiumionen in die Magnesiumsulfatlsung.
Dieser Vorgang wird wiederholt bis keine Mg-Atome mehr vorhanden sind.
Die Elektronen wandern durch das Kabel zum Kupferblech, doch
da die Kupferatome keine weiteren Elektronen aufnehmen knnen, nehmen die Cu2+ Ionen die e- auf. Es bilden sich Kupferatome und so entsteht an der Oberflche des Kupferbleches weiteres Kupfer.
Dieser Vorgang ist erst beendet, wenn keine weiteren Kupferionen in der Lsung vorhanden sind oder das Magnesium keine Elektronen mehr hat.
Durch die Bildung der Kupferatome herrscht in der Kupfersulfatlsung bald ein Sulfat-Ionenberschuss, whrend in der Magnesiumsulfatlsung durch die in Lsung gegangenen Mg2+Ionen ein Sulfat-Ionenmangel besteht. Die berzhligen Sulfat-Ionen in der Kupfersulfatlsung gelangen durch den Blumentopf (ionendurchlssig s.o.) in die Magnesiumsulfatlsung und gleichen den dort herrschenden Mangel aus. Das Gleichgewicht in den Lsungen ist wieder hergestellt und gleichzeitig besteht ein geschlossener Stromkreis, der zum Stromerzeugen von Nten ist .
Unsere Freude war riesig, das alles geklappt hatte.
Wir entsorgten das gelste Kupfersulfat in den Schwermetallsalzabfllen unserer Schule, da Kupfer ein Schwermetall ist.
  • <<
  • 1 2 3
  • >>
Loading...

 
 

ֳ


...