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Elektrochemische Korrosion von Metallen (Fe–Cu, Fe–Zn, Fe–Sn) und Opferanode

ChemieElektrochemieAlter 17–18Virtuelles Labor

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Ein Eisenstab berührt ein anderes Metall in Kochsalzlösung, destilliertem Wasser, verdünnter Säure oder trockener Luft: Das Metall mit dem niedrigeren Elektrodenpotenzial wird zur Anode und korrodiert, Elektronen fließen zur Kathode, wo O₂ (oder H⁺) reduziert wird, und Rost bildet sich. Das Diagramm Masseverlust gegen Zeit behält den vorigen Durchlauf zum Vergleich: Zink schützt das Eisen (Zn löst sich stattdessen auf), Kupfer lässt das Eisen schneller korrodieren, und ein starker Elektrolyt mit gelöstem O₂ beschleunigt die Korrosion.

Lektion: Korrosion von Metallen – elektrochemische Korrosion und Korrosionsschutz

Was sie zeigt

Elektrochemische Korrosion tritt auf, wenn zwei verschiedene Metalle in einem Elektrolyten in Kontakt stehen und ein galvanisches Element bilden. Das Metall mit dem niedrigeren Standardpotenzial wird zur Anode und löst sich auf, während an der Kathode gelöster Sauerstoff oder H⁺-Ionen reduziert werden. Beim Eisen entstehen aus den gebildeten Fe²⁺-Ionen schließlich wasserhaltige Eisen(III)-oxide, also Rost. Dasselbe Modell erklärt den Schutz durch Opferanoden aus Zink bei verzinktem Stahl und Schiffsrümpfen, warum zerkratztes Weißblech schneller rostet als blankes Eisen und warum Meerwasser und Sauerstoff die Korrosion beschleunigen.

So funktioniert es

Beginnen Sie mit Nur Fe in NaCl-Lösung und lassen Sie das Diagramm des Massenverlusts entstehen. Klicken Sie auf Zurücksetzen (alte Kurve bleibt), wechseln Sie das Material und vergleichen Sie die neue Kurve mit der alten: Eisen verbunden mit Kupfer, zerkratztes Weißblech, zerkratztes verzinktes Eisen. Halten Sie dann das Material fest und ändern Sie die Umgebung oder deaktivieren Sie Gelöstes O₂ vorhanden. Die Beschriftungen von Anode und Kathode zeigen, welches Metall Elektronen abgibt.

Einstellbare Parameter

  • Material Nur Fe, Fe verbunden mit Cu, Weißblech (verzinntes Fe), zerkratzt, Verzinktes Eisen (Zn auf Fe), zerkratzt / Opferanode Zn
  • Umgebung NaCl-Lösung (Meerwasser), Destilliertes Wasser, Verdünnte Salzsäure (HCl), Trockene Luft
  • Gelöstes O₂ vorhanden
  • Simulationsgeschwindigkeit 0,5–3 ×

Fragen zum Erkunden

  1. Warum korrodiert bei zerkratztem verzinktem Eisen das Zink statt des Eisens, während Zinn die Korrosion des Eisens beschleunigt?
  2. Wie ändert sich die Korrosionsgeschwindigkeit von Eisen in NaCl-Lösung ohne gelösten Sauerstoff?
  3. Wie lauten die Teilgleichungen an Anode und Kathode für Eisen, das in Meerwasser mit Kupfer verbunden ist?

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