Ziel des Versuchs: In diesem Versuch wird der Korrosionsprozess von Eisennägeln und verzinkten Nägeln unter verschiedenen Umständen betrachtet.
| Thema: Korrosion und Korrosionsschutz | Tags: Korrosionsschutz, aktiv, passiv, Opferanode | Klassenstufen: 7-8 | Versuchsart: SV |
Materialien
Reagenzgläser mit Reagenzglasständer, Schmirgelpapier, Schlifffett (alternativ: Butter), Zange
Chemikalien
Eisennägel, Wasser, Kochsalz, verzinkte Eisennägel
| Gefahrstoff | H-Sätze | P-Sätze | GHS |
|---|---|---|---|
| Natriumchlorid | -- | -- | |
| Zink gekörnt | H260-H250-H410 | -- |   |
| Eisen(III)-oxid rot | H315-H319-H335 | P261-P305+P351+P338 |  |
| Zink | Leider in der Datenbank nicht gefunden - bitte nachschlagen! | ||
Durchführung
Zwei Eisennägel und ein verzinkter Eisennagel werden mit Schmirgelpapier abgeschmirgelt. Einer der Eisennägel wird mit Schlifffett oder Butter sorgfältig eingefettet, anschließend wird die Spitze eines verzinkten Nagels mit einer Zange abgekniffen. Ein weiterer verzinkter Eisennagel wird im Folgenden unbehandelt verwendet. Die vier Nägel werden jeweils in Reagenzgläser mit einer Kochsalzlösung gegeben, welche die Nägel halb bedeckt, und über Nacht stehen gelassen. Als Rückstellprobe für den Vergleich der Versuchsergebnisse mit dem Ausgangszustand wird ein weiterer Eisennagel und ein verzinkter Eisennagel bereitgehalten.
Beobachtung
In allen Reagenzgläsern ist ein brauner Niederschlag am Reagenzglasboden, welcher im Fall des unbehandelten Eisennagels in der größten Menge entstanden ist. Der unbehandelte Eisennagel ist wesentlich dunkler geworden und hat eine angeraute Oberfläche. Der eingefettete Eisennagel ist größtenteils unverändert blank geblieben, ist aber dennoch an einigen Stellen ebenfalls dunkler geworden. Die beiden Zinknägel haben beide ausgehend von der Spitze ihren metallischen Glanz verloren und ähneln von der Farbe nun einem unbehandelten Eisennagel. Der unbehandelte verzinkte Nagel hat nur eine minimal angeraute Oberfläche. Der abgeschmirgelte und abgekniffene verzinkte Nagel hat sich aber im Vergleich zum unbehandelten verzinkten Nagel an der abgekniffenen Spitze leicht braun verfärbt.
Deutung
Beim unbehandelten Eisennagel sind die bekannten Anzeichen einer Sauerstoffkorrosion zu beobachten, der Nagel ist gerostet. Beim eingefetteten Nagel hat das wasserabweisende Fett den Kontakt zwischen Wasser und Eisen größtenteils verhindert, sodass die Korrosionsreaktion kaum ablaufen konnte. Allerdings konnte keine perfekte Fetthülle um den Nagel geschaffen werden, sodass auch dieser Nagel an einigen Stellen gerostet ist.
Zinknägel sind nur äußerlich verzinkt und haben einen Eisenkern, der an der Nagelspitze offen liegt. In beiden Fällen fungiert jedoch das unedlere Zink als Opferanode und wird anstelle des Eisennagels oxidiert, der so sehr lange von Korrosion geschützt bleibt. Beim behandelten verzinkten Nagel wurde durch das Abschmirgeln und das Abkneifen der Spitze die Kontaktfläche zwischen blankem Eisen und Wasser vergrößert, sodass die Korrosion hier beschleunigt wird.
Fachliche Ausw.:
Reaktion von Zink als Opferanode:
2 Zn(s) → 2 Zn2+(aq) + 4 e−
O2(g) + 2 H2O(aq) + 4e− → 4 OH−
Entsorgung
Entsorgung der Lösung erfolgt über den Abfluss. Die Nägel werden über den Feststoffabfall entsorgt.
Anmerkungen & Unterrichtsanschlüsse: Anschließend an diesen Versuch können andere Methoden des aktiven oder passiven Korrosionsschutzes Betrachtet werden. V1 aus diesem Protokoll beispielsweise basiert ebenfalls Korrosionsschutz durch eine Schutzschicht, die allerdings im Versuch selbst entsteht (Passivierung).
Literatur
B. Neumüller, P. Reiß, Korrosion, http://www.chids.de/dachs/expvortr/740Korrosion_Adam.pdf (zuletzt abgerufen am 27.07.16)
Feedback
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