Wie Rost und Korrosion funktionieren

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Rost ist der gebräuchliche Name für Eisen Oxid . Die bekannteste Form von Rost ist der rötliche Belag, der auf Eisen und Stahl abblättert (Fe_zweiÖ₃), aber Rost gibt es auch in anderen Farben, einschließlich Gelb, Braun, Orange und sogar grün ! Die unterschiedlichen Farben spiegeln verschiedene chemische Zusammensetzungen des Rosts wider.

Rost bezieht sich speziell auf Oxide auf Eisen oder Eisenlegierungen , wie Stahl. Die Oxidation anderer Metalle hat andere Namen. Es gibt zum Beispiel Anlauffarben auf Silber und Grünspan auf Kupfer.

SCHLUSSELERKENNTNISSE: Wie Rost funktioniert

• Rost ist der gebräuchliche Name der Chemikalie namens Eisenoxid. Technisch gesehen ist es Eisenoxidhydrat, denn reines Eisenoxid ist kein Rost.
• Rost entsteht, wenn Eisen oder seine Legierungen feuchter Luft ausgesetzt werden. Der Sauerstoff und das Wasser in der Luft reagieren mit dem Metall, um das hydratisierte Oxid zu bilden.
• Die bekannte rote Rostform ist (Fe_zweiÖ₃), aber Eisen hat andere Oxidationsstufen, so dass es andere Rostfarben bilden kann.

Die chemische Reaktion, die Rost bildet

Rost gilt zwar als Folge einer Oxidationsreaktion , es ist nichts wert Nicht alle Eisenoxide sind Rost . Rost entsteht, wenn Sauerstoff mit Eisen reagiert, aber es reicht nicht aus, einfach Eisen und Sauerstoff zusammenzubringen. Obwohl etwa 21% der Luft besteht aus Sauerstoff, Bei trockener Luft tritt kein Rost auf. Es kommt in feuchter Luft und im Wasser vor. Rost benötigt drei Chemikalien, um sich zu bilden: Eisen , Sauerstoff und Wasser.

Eisen + Wasser + Sauerstoff → hydratisiertes Eisen(III)-oxid

Dies ist ein Beispiel für eineelektrochemische Reaktionund Korrosion . Es treten zwei unterschiedliche elektrochemische Reaktionen auf:

Es gibt eine anodische Auflösung oder Oxidation von Eisen, das in eine wässrige (Wasser-) Lösung übergeht:

2Fe → 2Fe²⁺+ 4e-

Es findet auch eine kathodische Reduktion von in Wasser gelöstem Sauerstoff statt:

Ö_zwei+ 2 Std_zweiO + 4e^-→ 4OH^-

Das Eisenion und das Hydroxidion reagieren zu Eisenhydroxid:

2Fe²⁺+ 4OH^-→ 2Fe(OH)_zwei

Das Eisenoxid reagiert mit Sauerstoff zu Rotrost, Fe_zweiÖ₃.H_zweiÖ

Aufgrund der elektrochemischen Natur der Reaktion unterstützen in Wasser gelöste Elektrolyte die Reaktion. In Salzwasser tritt beispielsweise schneller Rost auf als in reinem Wasser.

Denken Sie daran, Sauerstoffgas (O_zwei)ist nicht die einzige Sauerstoffquelle in Luft oder Wasser. Kohlendioxid (CO_zwei)enthält auch Sauerstoff. Kohlendioxid und Wasser reagieren zu schwacher Kohlensäure. Kohlensäure ist ein besserer Elektrolyt als reines Wasser. Da die Säure das Eisen angreift, zerfällt Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Freier Sauerstoff und gelöstes Eisen bilden Eisenoxid und setzen Elektronen frei, die zu einem anderen Teil des Metalls fließen können. Sobald das Rosten beginnt, korrodiert es das Metall weiter.

Rost vorbeugen

Rost ist spröde, zerbrechlich, progressiv und schwächt Eisen und Stahl. Um Eisen und seine Legierungen vor Rost zu schützen, muss die Oberfläche von Luft und Wasser getrennt werden. Beschichtungen können auf Eisen aufgebracht werden. Edelstahl enthält Chrom, das ein Oxid bildet, ähnlich wie Eisen Rost bildet. Der Unterschied besteht darin, dass das Chromoxid nicht abplatzt, sondern eine Schutzschicht auf dem Stahl bildet.

Zusätzliche Referenzen

• Gräfen, H.; Horn, E. M.; Schlecker, H.; Schindler, H. (2000). 'Corrosion.' Ullmanns Enzyklopädie der industriellen Chemie . Wiley-VCH. doi:10.1002/14356007.b01_08
• Holleman, A.F.; Wiberg, E. (2001). Anorganische Chemie . Akademische Presse. ISBN 0-12-352651-5.
• Waldmann, J. (2015). Rust - Der längste Krieg . Simon & Schuster. New York. ISBN 978-1-4516-9159-7.