Korrosion von Metallen

   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Viele metallische Gegenstände werden durch elektrochemische Korrosion zerstört. Der Begriff Korrosion leitet sich von dem lateinischen Wort corrodore ab, was im deutschen zernagen heißt. Die elektrochemische Korrosion tritt immer dann auf, wenn unterschiedliche Metalle durch einen Elektrolyten leitend miteinander verbunden sind.

In den meisten Fällen stellt eine wässrige Lösung den Elektrolyten dar. Im Wasser sind häufig Gase wie Sauerstoff und Kohlenstoffdioxid aus der Luft gelöst. Außerdem können Schwefeldioxid aus Luftverunreinigungen und verschiedene Salze enthalten sein.

Häufig sind Metalle mit kleinsten Kristallen von edleren Metallen verunreinigt. Zink enthält beispielsweise immer Spuren von Kupfer. Diese Verunreinigungen sind in Form von Mikrokristallen enthalten, welche teilweise direkt an der Oberfläche des Metallgegenstands liegen:

Dabei bildet das Zink und das Kupfer zusammen mit einem Tropfen einer Elektrolytlösung ein winziges galvanisches Element. Das Element ist an der Berührungsstelle der beiden Metalle kurzgeschlossen. Solche galvanischen Zellen bezeichnet man auch als Lokalelement.

In dem Lokalelement laufen die folgenden chemischen Vorgänge ab. Zink geht in Form von Zn2+-Ionen in Lösung:

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:

2 H3O+ + 2e- H2 + 2 H2O

Der Elektronenaustausch findet aus dem folgenden Grund nicht direkt an der Zinkoberfläche statt. An der Zinkoberfläch 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 die Korrosion schnell zum Erliegen kommen. Das der Vorgang auf diese Weise ablaufen muss kann man daran sehen, dass sich der Wasserstoff an Lokalelemente immer am edleren Metall bildet.

Lokalelemente fördern wie oben beschrieben die Korrosion von Metallen stark.

Lokalelemente spielen vor allem beim Industriemetall Eisen eine große Rolle. Hier bilden sich Lokalelemente wie: Fe/Cu, Fe/Ni; Fe/Cr, Fe/Sn etc..

Ähnlich wie bei dem beschrieben Lokalelement kommt es bei Gegenständen bei denen metallische Bauteile in direkten Kontakt miteinander treten können, zu Korrosion.

Ein weiteres Beispiel für Korrosionsvorgänge sind Weißblech-Konservendosen. Dabei handelt es sich um Eisendosen, welche mit einer dünnen Zinnschicht überzogen sind. Zinn ist gegenüber schwachen organischen Säuren im Gegensatz zu Eisen unempfindlich und dadurch wird eine geschmackliche Veränderung des Doseninhalts verhindert.

Wir jedoch die Zinnschicht durch Kratzen beschädigt, sodass ein Elektrolyt direkt mit dem darunter liegenden Eisen in Berührung kommen kann, bildet sich ein Lokalelement aus.

Das Eisen geht dabei in Form von Eisen(II)-Ionen in Lösung:

Fe Fe2+ + 2e-

Die freiwerdenden Elektronen werden über das Zinn an die im Elektrolyten enthaltenen Hydroniumionen weitergegeben und es bildet sich Wasserstoff:

2 H3O+ + 2e- H2 + 2 H2O

Bei neutralen Elektrolytlösungen bilden sich bei Anwesenheit von Luftsauerstoff Hydroxidionen:

2 H2O + O2 + 2e- 4 OH-

 

© 2001-2005 [Chempage.de] – Michael Müller – michael.mueller@rwth-aachen.de http://www.chempage.de

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