Thema: Korrosion und Korrosionsschutz | Tags: Korrosionsschutz, Opferanode | Klassenstufen: 7-8 | Versuchsart: SV |
3 Petrischalen, Schmirgelpapier
Eisennägel, Wasser, Kochsalz, Kaliumhexacyanoferrat(III) („rotes Blutlaugensalz“), Magnesiumband, Kupferdraht
Drei Eisennägel werden mit Schmirgelpapier abgeschmirgelt. Magnesiumband und Kupferdraht werden ebenfalls abgeschmirgelt. Ein Nagel wird anschließend mit Magnesiumband umwickelt, ein anderer mit Kupferdraht. Der dritte Nagel bleibt unverändert. Die Nägel werden in den Petrischalen in eine konzentrierte Kochsalzlösung gelegt, welcher zuvor ein Spatel Kaliumhexacynoferrat(III) beigemischt wurde.
Der Nagel mit dem Kupferband ist nach kurzer Zeit von tiefblauen Schlieren umgeben. Auch um den unveränderten Nagel sind blaue Schlieren zu beobachten, allerdings in geringerer Intensität. Am Nagel mit dem Magnesiumband ist zunächst keine Blaufärbung zu beobachten. Am Magnesiumband findet leichte Gasentwicklung statt.
Der unbehandelte Nagel reagiert in einer Sauerstoffkorrosionsreaktion, welche durch das NaCl in der Lösung katalysiert wird, mit Wasser und Luftsauerstoff. Eine dabei entstehende Eisenverbindung wird dabei durch die Blaufärbung des roten Blutlaugensalzes nachgewiesen.
Magnesium ist ein unedleres Metall als Eisen und reagiert als solches bevorzugt mit Luftsauerstoff und Wasser. Es wird daher an Stelle des Eisens korrodiert und funktioniert als sogenannte Opferanode.
Kupfer ist ein edleres Metall als Eisen und ist als solches stärker bestrebt, in elementarer Form erhalten zu bleiben und nicht weiter zu reagieren. Eisen fungiert in diesem Fall als Opferanode für das Kupfer im Kupferdraht: Es wird anstelle des Kupfers korrodiert, was den auch ohne Kupfer ablaufenden Sauerstoffkorrosionsprozess noch zusätzlich verstärkt.
Fachliche Ausw.: Bei der nachgewiesenen „Eisenverbindung“ handelt es sich um Eisen(II)-Ionen, die mit dem Kaliumhexacyanoferrat(III) lösliches Berliner Blau bilden:
Fe3+(aq) + K3[Fe(CN)6](aq) → 2 K+(aq) + K[FeIIFeIII(CN)6](aq)
Bei der Reaktion von Magnesium als Opferanode entsteht Wasserstoffgas und eine Schicht Magnesiumhydroxid auf dem Magnesiumband:
Mg(s) + 2 H2O(l) → Mg(OH)2(s) + H2(g)
der Lösung erfolgt über den Abfluss. Die Eisennägel werden über den Feststoffabfall entsorgt.
C. E. Mortimer, U. Müller: Chemie, Auflage 10., S. 357 ff., S. 378, Thieme Verlag, 2010.
M. Tausch, M. v. Wachendonk, Chemie SII: Stoff-Formel-Umwelt, S. 215-217, 1993.
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