115Redoxreaktionen – Elektrochemie Risse Löcher Mulden Flächenkorrosion Innere Korrosion B4 Erwünschte Rostbildung auf der Oberfläche eines Kunstgegenstandes. Informieren Sie sich, wie solche Rostbilder erzeugt werden, und erläutern Sie, ob es sich auch dabei um Redoxreaktionen handelt. B5 Einige Veränderungen am metallischen Werkstoff durch Korrosion Als Korrosion bezeichnet man die Zerstörung von Werkstoffen durch chemische Reaktionen. Metalle korrodieren durch Oxidationsprozesse, bei denen Metall-Atome zu Metall-Ionen oxidiert werden. Bekanntestes Beispiel für die Korrosion eines Metalls ist das Rosten des wichtigen Werkstoffs Eisen – ein Vorgang, der jährlich einen hohen volkswirtschaftlichen Schaden anrichtet. Besonders teuer wird es, wenn der Korrosionsprozess an technischen Anlagen, Fahrzeugen, Maschinen und Geräten auftritt, deren Inspektion und Reparatur hohe Kosten verursachen, oder wenn er sogar mit einem Sicherheitsrisiko verbunden ist. Dazu können Veränderungen der mechanischen Eigenschaften wie Tragfähigkeit und Festigkeit beitragen, die durch die Bildung von Metallsalzen aus den Metallen hervorgerufen werden (B5). Neben oberflächlichen und gut zu beobachtenden Oberflächenveränderungen entstehen bei der Korrosion Mulden, Löcher und Risse im Material. Diese Auswirkungen der „inneren Korrosion“ sind von außen oft nicht erkennbar. Mitunter werden Schäden erst festgestellt, wenn wechselnde Zugspannungen auf ein Bauteil einwirken und Spannungsrisse etwa an Schweißnähten auftreten. Besonders korrosionsanfällig sind Verbindungsstellen zwischen zwei ungleichartigen Metallen (V1), wie sie an Wasserleitungen auftreten, wenn z.B. Messing und Stahl aufeinander treffen (B2). In jedem Fall kommt es zum Verschleiß des unedleren Metalls. Grund dafür ist die Bildung von Kontaktoder Lokalelementen (INFO). Im Gegensatz zu einem galvanischen Element (galvanische Zelle; vgl. S. 136) sind die Donatorund die Akzeptor-Halbzelle in einem Kontaktelement kurzgeschlossen, sodass ein maximaler Elektronenfluss von der Anode zur Kathode gewährleistet ist. Infolgedessen laufen die Elektrodenprozesse, die Oxidation (Korrosion) des unedleren Metalls und die Reduktion von Teilchen aus der Lösung, die das edlere Metall umgibt, rascher ab als bei einem reinen Metall, das mit keinem anderen Metall in Kontakt ist. Allerdings treten selbst bei einem Gegenstand aus einund demselben Gebrauchsmetall, z.B. Eisen oder Stahl, durch Verunreinigungen oder lokal unterschiedliche Kristallgitter mikroskopisch kleine Lokalanoden und -kathoden (B3) mit verschiedenen Redoxpotenzialen auf. Dadurch kommt es zur Ausbildung vieler mikroskopisch kleiner Kontaktelemente und entsprechend zu einer schnelleren Korrosion. Aufgabe A1 Zinkperlen gibt es in unterschiedlicher Qualität. Gibt man eine Zinkperle aus hochreinem Zink in Salzsäure, so ist nur eine mäßige Wasserstoff-Entwicklung sichtbar. Billige Zinkperlen, die Verunreinigungen aus anderen Metallen, z.B. Eisen, Blei oder Kupfer, enthalten, erzeugen eine heftige Gasbildung. Begründen Sie den Unterschied. Korrosion von Metallen Fachbegriffe (elektrochemische) Korrosion, Säureund Sauerstoffkorrosion, Kontaktelement (Lokalelement) 3377_01_01_2012_Kap2_058_123 23.09.14 06:27 Seite 115 Nu r z u Pr üf zw ec ke n Ei ge nt um d s C .C . B uc hn er V er la gs