Wie Rost und Korrosion funktionieren

Rost ist die gebräuchliche Bezeichnung für Eisenoxid. Die bekannteste Form von Rost ist die rötliche Beschichtung, die auf Eisen und Stahl (Fe₂Ö₃), aber Rost gibt es auch in anderen Farben, einschließlich gelb, braun, orange und sogar grün! Die verschiedenen Farben spiegeln verschiedene chemische Rostzusammensetzungen wider.

Rost bezieht sich speziell auf Oxide auf Eisen oder Eisenlegierungen wie Stahl. Oxidation anderer Metalle hat andere Namen. Auf Silber ist Anlauffarben, auf Kupfer beispielsweise Grünspan.

Key Takeaways: Wie Rust funktioniert

• Rost ist die gebräuchliche Bezeichnung für die Chemikalie Eisenoxid. Technisch gesehen ist es Eisenoxidhydrat, weil reines Eisenoxid kein Rost ist.
• Rost entsteht, wenn Eisen oder seine Legierungen feuchter Luft ausgesetzt sind. Der Sauerstoff und das Wasser in der Luft reagieren mit dem Metall, um das hydratisierte Oxid zu bilden.
• Die bekannte rote Form von Rost ist (Fe₂Ö₃), aber Eisen hat andere Oxidationsstufen, so dass es andere Rostfarben bilden kann.

Die chemische Reaktion, die Rost bildet

Obwohl Rost als Ergebnis einer Oxidationsreaktion angesehen wird, ist es erwähnenswert Nicht alle Eisenoxide sind Rost. Rost entsteht, wenn Sauerstoff mit Eisen reagiert, aber das bloße Zusammenfügen von Eisen und Sauerstoff nicht ausreicht. Obwohl etwa 20 Prozent der Luft aus Sauerstoff bestehen, tritt in trockener Luft kein Rost auf. Es kommt in feuchter Luft und in Wasser vor. Rost benötigt drei Chemikalien, um sich zu bilden: Eisen, Sauerstoff und Wasser.

Eisen + Wasser + Sauerstoff → Eisen (III) -oxidhydrat

Dies ist ein Beispiel für eine elektrochemische Reaktion und Korrosion. Es treten zwei unterschiedliche elektrochemische Reaktionen auf:

Es findet eine anodische Auflösung oder Oxidation von Eisen in wässriger (Wasser-) Lösung statt:

2Fe → 2Fe²⁺  + 4e-

Eine kathodische Reduktion von Sauerstoff, der in Wasser gelöst ist, tritt ebenfalls auf:

Ö₂  + 2H₂O + 4e^- → 4OH^-  

Das Eisenion und das Hydroxidion reagieren unter Bildung von Eisenhydroxid: 

2Fe²⁺ + 4OH^-  → 2Fe (OH)₂

Das Eisenoxid reagiert mit Sauerstoff zu rotem Rost, Fe₂Ö₃.H₂Ö

Aufgrund der elektrochemischen Natur der Reaktion unterstützen in Wasser gelöste Elektrolyte die Reaktion. In Salzwasser tritt Rost schneller auf als beispielsweise in reinem Wasser.

Denken Sie daran, Sauerstoffgas, O₂, ist nicht die einzige Sauerstoffquelle in Luft oder Wasser. Kohlendioxid, CO₂, enthält auch Sauerstoff. Kohlendioxid und Wasser reagieren zu schwacher Kohlensäure. Kohlensäure ist ein besserer Elektrolyt als reines Wasser. Wenn die Säure das Eisen angreift, zerfällt Wasser in Wasserstoff und Sauerstoff. Freier Sauerstoff und gelöstes Eisen bilden Eisenoxid und setzen Elektronen frei, die zu einem anderen Teil des Metalls fließen können. Sobald das Rosten beginnt, greift es das Metall weiter an.

Rost vorbeugen

Rost ist spröde, zerbrechlich, progressiv und schwächt Eisen und Stahl. Um Eisen und seine Legierungen vor Rost zu schützen, muss die Oberfläche von Luft und Wasser getrennt werden. Beschichtungen können auf Eisen aufgetragen werden. Edelstahl enthält Chrom, das ein Oxid bildet, ähnlich wie Eisen Rost bildet. Der Unterschied ist, dass das Chromoxid nicht abplatzt und somit eine Schutzschicht auf dem Stahl bildet.