Versuchsprotokoll

Abgabetermin : 05.06.2019

Name: Tamara Sperling

Lehrer: Herr Wolf

Fach: Chemie Grundkurs Klasse 12

Aufgabe: Durch Versuche zahlreiche Möglichkeiten des Korrosionsschutzes ausprobieren und auf ihre Tauglichkeit vergleichen.


Definition Korrosion:

Die Elektrochemische Korrosion, welche sich von dem Lateinischen Wort „ corrodere“ also zersetzen oder auch zernagen ableitet beschreibt die Zerstörung eines metallischen Werkstoffs durch andere Stoffe, welche in seiner Umgebung sind. Durch die entstehende Redoxreaktionen verändert sich der Werkstoff und es kann zu Beeinträchtigung des Objektes kommen. Als Beispiel dafür, wie Korrosionen auftreten können gibt es die Flächenkorrosion, hier wird gleichmäßig die gesamte Oberfläche zerstört, bei der Lochkorrosion wird nur ein kleiner Bereich zerstört, wodurch ein Riss oder Löcher im Metall entstehen.

Arten von Korrosion:

Sauerstoffkorrosion: (In der Elektrolytlösung gelöste Sauerstoffmoleküle reagieren mit Wasser zu Hydroxid-Ionen, dieser bilden darauf hin mit dem Metall Oxide und Hydroxide. Eisen ist eine :)
Wasserstoffkorrosion: ( Diese Korrosion findet bei Metall in der Anwesenheit von Wasser, jedoch unter Sauerstoffmangel satt. Dabei bildet sich elementares Wasserstoff )
Wasserstoffversprödung : ( Hierbei ändert sich die Festigkeit von Metallen, durch das Eindringen und die Einlagerung was Wasserstoff in den Metallgittern wird das Metall spröde. )
Glaskorrosion : (Die Glaskorrosion wird auch als Glasrost bezeichnet, die beschreibt die durch verschiedenartige chemische und physikalischen Einflüsse strukturelle Veränderung und damit die verbundene Verwitterung der Oberfläche von Glas. )
Bakterielle anaerobe Korrosion: ( Eine indirekt induzierte Oxidation von Metallen durch Bakterien. )


Korrosion von Eisen :

Das Korrosionsprodukt, welches aus Eisen oder Stahl durch Oxidation mit Sauerstoff in Gegenwart von Wasser entsteht bezeichnet man als Rost. Rost setzt sich zusammen aus Eisen(II)-oxid, Eisen(III)-oxid und Kristallwasser. Das Rosten von Eisen kann man in folgender Reaktionsgleichung darstellen

Oxidation : Fe → Fe2+ + 2e-
Reduktion : O2+ 2 H2O + 4e- → 4 OH-


Ein Eisen Atom geht über in ein Eisen(2)Ion. Dabei werden 2 Elektronen abgegeben.
1 Molekül Sauerstoff verbindet sich mit 2 Molekülen Wasser und bilden zusammen 4 Hydroxid-Ionen. Bei dieser Reaktion werden 4 Elektronen aufgenommen.
Bei der ersten Oxidation werden aber nur 2 Elektronen abgegeben, bei der Reduktion brauchen wir jedoch 4 Elektronen, weshalb wir die Oxidation multiplizieren müssen.

Oxidation : 2Fe → 2 Fe2+ + 4e-
Reduktion : O2+ 2 H2O + 4e- → 4 OH-
Jetzt Stimmt die Zahl der abgegebenen Elektronen mit der Zahl der aufgenommenen Elektronen überein.
Wenn jetzt 2Fe2+ auf Hydroxid-Ionen ( OH-) treffen reagieren sie miteinander und es entsteht ein Schwerlösliches Eisen( 2 ) Hydroxid, welches dann mit dem Sauerstoff zu einem rotbraunen Eisen ( 3 ) Oxid-Hydroxid ( Rost ) oxidiert

Fe 2+ + 2 OH- → Fe(OH)2

4 Fe(OH)2 + O2 → 4 FeO(OH) + 2 H2O

Das Problem, wenn Eisen einmal anfängt zu rosten, dann kommt der Rost nicht zum Stillstand, denn die elektrische Leitfähigkeit des schon gebildeten Rostes und die Sauerstoffdurchlässigkeit begünstigen das weiter rosten. Damit Eisen erst gar nicht anfängt zu rosten kann man es als Beispiel mit einer Schicht von einem unedleren Metall überziehen, diese bildet dann eine stabile Oxidschicht und schützt das Eisen, diesen Vorgang nennt man Passivierung.

Welche Methoden erweisen sich als erfolgreicher Korrosionsschutz ?

Versuch 1 und 2:
Versuch 1 und 2 waren Vergleichsversuche ohne Korrosionsschutz, weshalb schon ab Tag 1 beide Nägel angefangen haben zu rosten. Dabei war der Nagel von Versuch 2 schon am ersten Tag auf einer Hälfte komplett mit Rost überzogen, dieser wurde im laufe der zwei weiteren Tagen immer dicker und hat auch den Teil eingenommen, der noch nicht gerostet hat. Der Nagel bei Versuch 1 war bis auf eine kleine Stelle komplett mit Rost überzogen, im laufe der zwei Tage ist die nicht rostende Stelle immer kleiner geworden, der Rost hat sich also ausgebreitet. Im Gegenteil zu Versuch 2 ist der Rost bei Versuch 1 nicht auffällig dicker geworden.

Versuch 3 :
Der verzinkte Eisennagel in der Kochsalzlösung hat sich als guter Korrosionsschutz herausgestellt. Da der Eisennagel mit Zink ummantelt ist bildet das Zink eine Passivierungsschicht und schützt somit den Nagel vor Rost, weshalb innerhalb der drei Tagen kein Anzeichen für Rost zusehen war.

Versuch 4 :
Auch das umwickeln des Eisennagels mit einer Schicht Alufolie hat sich als guter Schutz herausgestellt. Durch die Schicht Alufolie hat der Eisennagel keinen direkten Kontakt zum Wasser und es kann so nicht zu einer Korrosion kommen. Das Problem, man muss schauen das der Nagel komplett umwickelt ist und wirklich kein Wasser an den Nagel gelangen kann. Ist ein kleines Loch drinnen oder die Alufolie zu locker herumgewickelt kommt das Wasser mit dem Eisennagel in Kontakt und es kann zu einer Reaktion kommen, diese kann sich dann ausbreiten und den ganzen Nagel zum rosten bringen.

Versuch 5 :
Das einreiben des Eisennagels mit Speiseöl hat sich teilweise als Korrosionsschutz herausgestellt, jedoch kein zuverlässiger. Es gab eine sehr große Stelle des Eisennagels, welche durch das einreiben nicht angefangen hat zu rosten, jedoch wurde auch die Stelle innerhalb der nächsten zwei Tage immer kleiner. Der Rest des Nagels hat schon am ersten Tag angefangen zu rosten, die Rostschicht wurde auch immer dicker. Ich denke das das Speiseöl einfach nicht an allen Stellen gehalten hat und durchs Wasser vielleicht abgewaschen wurde oder von vorne herein nur an der ( nicht angerosteten ) Stelle gehaftet hat.

Versuch 6 :
Die Kochsalzlösung mit dem Vitamin C versetzt hat sich als guter Korrosionsschutz erwiesen, der Eisennagel hat innerhalb der drei Tagen keine Anzeichen für Rost gezeigt und konnte gleich nach dem Versuch wieder verwendet werden.

Versuch 7:
Auch die Zitronensäure hat sich als Korrosionsschutz erwiesen, auch hier hat der Nagel keine Anzeichen dafür gehabt das er anfangen könnte zu rosten. Da Zitronensäure auch als Rostentferner verwendet wird war das weniger eine Überraschung.

Versuch 8 :
Den Nagel in Speiseöl einzulegen hat sich ebenfalls als sinnvollen Schutz herausgestellt, auch hier gab es keine Anzeichen für Rost. Warum das so ist werde ich in Aufgabe 3 erklären.

Versuch 9 :
Auch das Kühlerfrostschutzmittel hat eine korrosionsinhibierende Wirkung, obwohl mein Frostschutzmittel ohne Korrosionsschutz war. Auch hier hab es keine Anzeichen für Rost und keine Verfärbung des Nagels

Versuch 10:
Leider habe ich den Versuch falsch gemacht, Habe leider den Bremsreiniger nicht mit Kochsalzlösung gemischt sondern den Nagel nur in den Bremsreiniger gelegt, trotzdem hat sich der Versuch als sinnvoll dargestellt, den der Nagel hat keine Anzeichen von Rost gezeigt, wodurch man sagen kann, dass Bremsreiniger als Korrosionsschutz sinnvoll wäre.

Test