Wat is corrosie?
Corrosie is de natuurlijke chemische aantasting van materialen doordat hun omgeving op ze inwerkt, in het bijzonder de aantasting van metalen door elektrochemische reacties. Door corrosie wordt zuiver metaal omgezet in een chemisch stabieler metaaloxide.
Ijzer wordt in de praktijk vaak ter bescherming bedekt met een laag van een ander metaal. Het bedekkend metaal kan edeler(slechter oplossen) of onedeler(beter oplossen) zijn dan het ijzer.
Als de bedekkende laag plaatselijk wordt onderbroken (door een kras) ontstaat een kortgesloten galvanisch element.
Bescherming van ijzer met een edeler metaal.
Ijzeren voorwerp bedekt met tin. Vul de tekening aan.
bv. een conservenblik.
Welke reacties treden er op? Welk metaal staat het hoogste in de tabel van het handboek? Dit is de anode-oxidatie of sterkste reductor. ( kleinste E°)
- Daar ijzer het onedele metaal (beste oplost) is zal het aan het oppervlak oplossen tot Fe2+
Fe -2e- ->Fe2+
- De elektronen stromen via het ijzer en het tin naar het grensoppervlak tussen tin en water. Daar verloopt de volgende reactie: 0.40 V : O2+ 2H20 + 4 e---> 4OH-
OGO=0 OGO=-II
- Het gevormde Fe2+ en OH- reageren met elkaar in de waterdruppel tot slecht oplosbare hydroxiden met een schilferachtige structuur. Het ijzer wordt niet volledig afgedekt en oxideert verder.
Fe2+ reageert met OH- tot ijzer(II)hydroxide-dit reageert verder tot uiteindelijk Fe2O3.H20 dit is roest. Dit roestlaagje is poreus en schilferachtig, de onderliggende metaallaag wordt niet afgesloten van de lucht. Het aantasten gaat verder.
Bescherming van ijzer tegen corrosie met een onedeler metaal
Vul de tekening aan met je handboek.
Zn/Zn2+ : -0.76V en Fe/Fe2+ -0.41V : Zn staat het hoogste ( laagste E°) en lost dus op, het is de AO.
In de praktijk wordt ijzer veel bedekt met zink. Zo bekomt men gegalvaniseerd ijzer.
Welk metaal staat het hoogst ( laagste E°) in de tabel en is anode oxidatie?
- Hier is zink het onedele metaal dat zal oplossen tot Zn2+
- De elektronen stromen nu via de zink en het ijzer naar het grensoppervlak tussen ijzer en water. Daar verloopt dan de volgende reactie: 0.40 V : O2+ 2H20--> 4OH- + 4e-
- Het gevormde Zn2+ en OH- reageren met elkaar in de waterdruppel tot Zn(OH)2.- wordt dan ZnO
Dit heeft een stevige structuur. Het hecht zich stevig vast waardoor verder oplossen van het zink wordt verhinderd.
Metalen en hun oxidelaagje.
Elk metaal wordt bedekt door een oxidelaag die één molecuullaag dik is. Deze oxidelaag is edeler(lost slechter op) STAAT Lager IN DE TABEL DAN HET METAAL ZELF of heeft een grotere E°
Elektrochemisch gezien gedraagt dit oxidelaagje zich als een laagje edeler metaal op een onedel metaal. Te vgl met de vorige Sn-Fe corrosiecel:
Op de plaatsen waar het oxidelaagje doorbroken is door een kras vormt zich weer een galvanische cel, waarin corrosiereacties optreden: Al zal oxideren en een nieuw Al2O3laagje sluit de kras weer af het oxide laagje trekt echter meer op wat er in de Z'n-Fe cel gebeurt: vast laagje dat afsluit in tegenstelling met het Fe- oxide laagje in Sn-Fe dat poreus meniet beschermt tegen oxidatie/roesten
De stevigheid van deze oxidelaag verschilt van metaal tot metaal. Bij aluminium is die zeer stevig. Daarom wordt het weinig aangetast door het weer en aggressieve gassen. (gebruik voor vensterramen).
Bij ijzer is die oxidelaag poreus, zij schermt het ijzer niet af, daarom blijft het ijzer verder oxideren tot het helemaal op is.
Vergelijking Galvanische en elektrolytische cel
Vergelijking: galvanische cel met de elektrolytische cel.
|
Galvanische cel
|
Elektrolyse, elektrolytische cel
|
|
1 er gebeuren redoxreacties =
|
Idem
|
|
2 er worden e- uitgewisseld =
|
Idem
|
|
3 AO en KR =
|
Idem
|
|
Verschilpunten
|
|
|
1A=-, K=+
|
knapregel
|
|
2 Chemische E -->Elek E
|
EE-->Chem Energie
|
|
3 Aflopende reacties of spontane reacties
|
Niet-aflopende reacties-niet-spontane
|
|
4 de 2 elektroden zijn van elkaar gescheiden
|
Ze zitten samen
|
|
5 heeft een zoutbrug of semipermeabele wand
|
geen
|
Kathodische bescherming
Corrosie op school
Dakgoten vervangen
Vorig schooljaar werden de dakgoten van blok B vervangen. Er waren grote gaten vastgesteld in de dakgoten. Tijdens de werkzaamheden ontdekte men dat het dak ooit vervangen was door een aannemer. Hij gebruikte koper in plaats van zink. De dakgoten en afvoerbuizen waren in zink uitgevoerd. Kan je een verklaring vinden waarom de dakgoten snel gaten vertoonden?
Dakgoten vervangen in blok B-rechts op foto.
Materiaal dakgoten
Tijdens de werken heeft men de materiaal keuze van de dakgoten veranderd van zink naar koper. Waarom deed men dit?
Dit kan het probleem van mogelijke corrosie verplaatsen-Leg uit waarom.
