Big Bang HTL 2, Schulbuch

146 Bereich Grundlagen der Chemie (II. Jahrgang, 3. Semester) Der rostende Nagel wird schein- bar durch die Einflüsse der Um- gebung zerfressen. Deshalb wird dieser Vorgang als Korrosion (von lateinischen corrodere = zer- fressen, zersetzen) bezeichnet. Korrosion ist immer eine von der Oberfläche ausgehende Ver- änderung eines Werkstoffes durch Reaktion mit seiner Um- gebung. Das ist nicht auf Metalle beschränkt. In der Geologie wird die Zersetzung von Gesteinen durch die Einwirkung von Wasser so genannt, sogar in der Medizin spricht man von Korrosion, wenn Gewebe zersetzt werden. Für Metalle wird die Korrosion laut Norm EN ISO 8044 be- zeichnet als „Reaktion eines Metalls mit seiner Umgebung die eine messbare Veränderung des Werkstoffes bewirkt und zur Beeinträchtigung der Funktion […] führen kann.“ Die bekannteste Metallkorrosion ist natürlich das Rosten von Eisen und Stahl, aber auch die Bildung der Patina (oft falsch als Grünspan bezeichnet) auf Kupferdächern ist je- dem bekannt. Es korrodieren also die unterschiedlichsten Metalle. So unterschiedlich diese Vorgänge auch aussehen mögen: Es handelt sich bei Korrosion von Metallen immer um dieselbe Art der chemischen Reaktion: Eine Oxidation! Das elementare Metall gibt Elektronen ab und wird zum Kation in einem Salz. Oft ist der Reaktionspartner Sauerstoff und es entsteht ein ein Oxid. ( F25 ) z. B. 4Fe + 3O 2 ® 2Fe 2 O 3 Je unedler das Metall ist, desto leichter wird es oxidiert. Deshalb ist Gold kaum von Korrosion befallen, das unedle Eisen jedoch häufig. Aber nicht immer sagt die Stellung in der Spannungsreihe etwas über die Korrosionsbeständig- keit eines Metalls aus. Das unedle Aluminium etwa scheint beständig zu sein. Dies liegt allerdings an der raschen Aus- bildung eines anhaftenden Aluminiumoxidüberzuges, der den weiteren Zutritt von Sauerstoff verhindert. ( F27 ) Abb. 10.28: Rostiger Nagel Der Eisennagel der die Bretter des Gartentisches zusammenhält rostet. Was passiert dabei genau? Rosten andere Metalle auch? Warum soll man gekochte Eier nicht mit Silberbesteck essen? Was macht gerade das unedle Aluminium so korrosi- onsbeständig? Der Nagel, an dem im Wohnzimmer die Familienfotos aufgehängt sind, rostet scheinbar nicht. Wodurch werden Korrosionsprozesse beeinflusst? Wie können Metalle vor Korrosion geschützt werden? F25 F26 F27 F28 F29 Es ist also ein tieferes Verständnis für die Vorgänge der Korrosion notwendig, um Werkstücke effektiv vor Korrosion zu schützen. Man unterscheidet prinzipiell zwei Arten der Korrosion: – Chemische Korrosion (in trockener Umgebung, ohne Elektrolyt) – Elektrochemische Korrosion (bei Anwesenheit eines Elektrolyten) Bei der chemischen Korrosion reagiert das Metall mit seiner Umgebung, ohne dass eine leitfähige Flüssigkeit anwesend ist. Meist findet eine Reaktion mit Sauerstoff statt. Entschei- dend ist, wie stark das Streben des Metalls ist, Elektronen abzugeben. Die Reaktion des Eisens ist bei Abwesenheit von Wasser eine sehr langsame. Edelmetallen wie dem Silber kann der Sauerstoff gar keine Elektronen entlocken. Dafür braucht es stärkere Oxidationsmittel wie z. B. den Schwefel- wasserstoff H 2 S, der immer in geringen Mengen in der At- mosphäre vorhanden ist. Dadurch entstehen schwarze Flecken von Silbersulfid am Metall. In viel größeren Mengen ist H 2 S in manchen Lebensmitteln wie z. B. gekochten Eiern oder Erbsen enthalten. Weshalb man diese nicht mit Silber- besteck essen sollte. ( F26 ) Die chemische Korrosion ist allgemein ein sehr langsamer Prozess, der bei normalen Temperaturen kaum beobachtbar ist, weshalb der trockene Nagel im Wohnzimmer auch scheinbar nicht rostet. F28 Eine Bedeutung hat die chemische Korro­ sion nur bei sehr ho- hen Temperaturen wie sie z. B. bei der Metall- bearbeitung herr- schen. Hier korrodiert Eisen sehr rasch, man spricht von Zunder­ bildung. Bei der elektrochemischen Korrosion ist Wasser anwesend, so können die oxidierten Metallionen in den Elektrolyten in Lösung gehen. Das Streben eines Metalls, in Lösung zu gehen, wird auch als Potential bezeichnet und ist aus der Spannungsreihe ablesbar. Irgendwann ist das Werkstück so weit negativ aufgeladen, dass eine weitere Elektronenab- gabe nicht mehr möglich ist. Dies würde die Reaktion sehr rasch zum Stillstand bringen. Abb. 10.29: Teilweise schwarz angelau- fener Silberlöffel Abb. 10.30: Zunderbildung in der Strang- gießanlage Nur zu Prüfzwecken – Eige tum des Verlags öbv