Chemie EU14
Korrision
Korrision
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Lernkarten
Was ist der unterschied von einer chemischen oder elektrochmischen Reaktion ?
chemische: meisten ohne Feuchtigkeit beim Kontak eines Materials mit Luftsauerstoff auf.
elektrochemisch: feuchten Medium (Elektrolyt) ab.
Beides sind Redoxvorgänge
Was ist Korrision?
Die Korrision ist die Zerstörung eines Werkstoffes durch chemische oder elektrochemische Reaktion mit seiner Umgebung.
Was passiert beieiner Elektrochemischer Korrision?
Bei der Elektrochemischer Korrision ist immer ein Elektrolyt beteiligt, der zwischen zwei Redoxpaaren vermittelt. Das Metall wirkt dabei als Anode und gleischzeitig als kathodische Elektrode für zweiten Redoxpartner. Deshalb ist ein korridierendes Metall nichts anderes als eine kurzgeschlossene Batterie.
Wie läuft dieser Prozess ab?
1. Das Metall fungiert als Anode: Metall geht als oxidiertes Metallion in Lösung
2. Das Metall fungiert aber auch als Elektrode für zweite Halbzelle(Kathode). An ihr findet die Reduktion für Moleküle aus der Lösung statt.
3. Die Elektroden können im Metall frei fliessen und somit schliesst das Metall die beiden Halbzellen kurz.
Auf der Anodenseite wird stets das Metall aufgelöst. Welche Zwei Möglichkeiten gibt es dafür?
Säurekorrision
Sauerstoffkorrision
Was passiert bei der Säurenkorrision?
Die anodische Gegenreaktion bei der Säurekorrision ist die Reduktion von H+ - Ionen zu H2.
2H+ + 2e- => H2 E0 = 0 V
Standardbedingung genau ein elektrochmisches Potential von E0 = 0V. => Alle Metalle mit einem negativen Potenzial sind unter Standardbedingungen von Säurekorrision betroffen. Bei höheren pH-Werten verschiebt sich das elektrochemische POtenzial für diese Teilraktion zu negativeren Werten.
Was passiert bei der Sauerstoffkorrision?
Besteht die kathodische Gegenreaktion aus der Reduktion von im Wasser gelöstem Sauerstoff aus der Luft.
im Sauren: O2 + 4H++ 4e- ⇔ 2H2O E0 = + 1.23 V
im Basischen: O2 +2H2O +4e- ⇔ 4OH- E0 = + 0.40 V
die Reaktion läuft bei allen pH-WErten ab, allerding verschiebt sich das elektrochemische Potenzial.
Was ist eine Lokalelement?
EIen lokalelement ensteht, wenn unterschiedliche Metalle durch einen Elektrolyten leitend miteinander verbunden sind. => Galvanische Zelle entsteht.
Wo spielen Lokalelemente eine Rolle?
Industriemetall Eisen
Bilden sich Lokalelemente wie: Fe/Cu, Fe/Ni; Fe/Cr, Fe/Sn etc.
Welche chemischen Vorgänge laufen in einem Lokalelement ab?
Zink geht in Form von Zn2+-Ionen in Lösung: Reduktion: Zn → Zn2+ + 2 e-
Die dabei abgegeben Elektronen gehen an der Berührungsstelle Zink/Kupfer in das Kupfer
über. An der Kupferoberfläche werden die Elektronen an Hydroniumionen aus der Elektrolytlösung
übergeben und es bildet sich Wasserstoff: (Säurekorrosion)
Oxidation: 2 H3O+ + 2e- → H2 + 2 H2O
Warum findet der Elektronenaustausch icht direkt an der Zinkoberfläche statt?
An der Zinkoberfläche befinden sich nach der Elektronenabgabe positiv geladene Zinkionen,
welche eine Annäherung von Hydroniumionen an das Zink verhindern. Wäre kein Kupferkristall
enthalten, an dem der Elektronenaustausch stattfinden kann, würde sich die Korrosion schnell verlangsamen.
Am Kupfer gehen aber keine Ionen in Lösung, deshalb kann hier die Reduktion von H+ ungehindert fortschreiten. Dass der Vorgang auf diese Weise ablaufen muss, kann man daran sehen, dass sich der Wasserstoff an Lokalelementen in der Regel am edleren Metall bildet.
Warum fördern Lokalelemente die KOrrision von Metallen stark?
Stehen zwei Metalle mit unterschiedlichem Redoxpotential miteinander in Kontakt, wird das unedlere der beiden deutlcih schneller korrodieren, als es ohne Kontakt zum edleren Metall korrodiert wäre.
Was macht eine Opferanode?
Dabei wird das zu schützende Metall mit eienm Block aus unedleren Metall leitend verbunden. Die MEtallionen des unedleren Metalls gehen in die Lösung und die Elektronen fliessen zum zuschützenden Metall, an welchem die Reduktion der im Wasser gelösten Protonen erfolgt.
Opferanode: Mg → Mg2+ + 2e-
Kathode: 2 H3O+ + 2e- → H2 + 2 H2O
Metallüberzüge aus unedleren Metallen können selbst bei partieller Zerstörung der schützenden Schicht das darunter liegende Metall vor Korrision schützen.
