Frage von Shlomo123, 62

Warum fördern OH^- Ionen Korrosion?

Speziell geht es um die Korrosion von Eisen. Etwa bei der Sauerstoffkorrosion, entstehen ja aus:

Oxidation: Fe ———> Fe2+ + 2 e- 
Reduktion: ½ O2 + H2O + 2 e- ———> 2 OH-

Auf einer Internetseite stand dann, dass die OH^- Ionen die Korrosion förden, aber ist Fe(OH)2 nicht nur das Produkt der Reaktion? Eine schnell Antwort wär gut.

Antwort
von WeicheBirne, 47

Ich vermute mal, daß sich das auf die Entfernung der Fe2+ Ionen aus dem Gleichgewicht bezieht.

Die Reaktion

Fe + ½ O2 + H2O ⇌ Fe2+ + 2 OH-

besitzt wie jede andere Reaktion auch einen Gleichgewichtszustand, bei dem genau so viel  Fe2+ zu Fe reagiert wie Fe zu Fe2+. 

Wenn Du einen Eisenstab in frisches Wasser stellst läuft zunächst nur die Hinreaktion ab. Aber je mehr Fe2+ sich in der Lösung ansammelt desto stärker kann auch die Rückreaktion ablaufen. Netto wird daher immer weniger Eisen oxidiert.

OH- fällt Fe2+ aus der Lösung aus. Dadurch wird das Fe2+ aus dem Reaktionsgemisch entfernt und es läuft nur noch die Hinreaktion ab.

Kommentar von ThomasJNewton ,

Lies die einfach den letzten Satz meiner Antwort durch.

Kommentar von WeicheBirne ,

Lies einfach meinen Kommentar zu Deiner Antwort durch ;)

Antwort
von ThomasJNewton, 44

Ich bin ja nicht oder Ober-Zertifikats-Chef-Metallurge, aber so allgemein kann man das wohl nicht sagen.

Beim Rosten von Eisen ist es ja der Luftsauerstoff, der das Eisen oxidiert.
Und alles, was die Leitfähigkeit erhöht, ist da erst mal förderlich, Stichwort Lokalelement, kann auch Salz sein.
Meine, mich auch dunkel daran erinnern zu können, dass das Chlorid im Salz da irgendwie kalalytisch wirkt.

Und Eisen rostet im Gegensatz zu Chrom oder Aluminium nur deswegen, weil die sich bildende Schicht von Oxiden und ähnlichem Schmodder porös oder bröckelig ist, das Metall darunter also nicht abschirmt, vor weiteren Sauerstoff- Angriffen.

Jedenfalls entsteht beim Rosten kein Eisen(II)hydroxid.
Sondern irgendein undurchschaubares Gemenge von Eisen(II)oxid, Eisen(III)oxid, Eisenoxidhydrat FeOOH, und noch so einigem.

Jedenfalls ein bunte Mischung aus 2- und 3-wertigem Eisen, und sehr variablen Mengen "Wasser".
Rötliche und bräunliche Farben sind ein deutlicher Hinweis auf 3-wertiges Eisen.
2-wertiges Eisen kommt eher in einem poppigen Blaugrüngrau daher.
OK, das war eine Hommage an Loriot:

Deswegen ist die Erde hierzulande braun, vom Mangan(IV)oxid=Braustein mal abgesehen, wegen des 3-wertigen Eisens.

Und in den Tropen ist die Erde eher rot, weil bei höheren Temperaturen das Gleichgewicht zwischen Eisen(II)oxid, Eisen(III)oxid, Eisenoxidhydrat FeOOH, und noch so einigem etwas anders liegt.

Auf einer Internetseite stand ...

Auf tausenden anderen steht sicher das gleiche.
Und auf millionen anderen sicher was anderes.

Ganz davon abgesehen sind (hier bei GuteFrage) die schnellsten Antworten selten die besten.

Kommentar von WeicheBirne ,

ThomasJNewton wie er leibt und lebt ;)

Ok, aber jetzt mal ernsthaft: Wenn ich Dich richtig verstehe, sagst Du, daß die Reaktion des Eisens mit den Hydroxidionen zu porösem Hydroxid die Bildung einer Oxid-Schutzschicht, so wie sie beim Aluminium vorkommt, verhindert.

Hier habe ich zwei Hinweise für Dich:


1) Aluminium bildet in Wasser bei Raumtemperatur kein Oxid. Das kannst Du hier auf Seite 5 nachlesen

https://www1.eere.energy.gov/hydrogenandfuelcells/pdfs/aluminum\_water\_hydrogen...

Unter 280 °C reagiert Aluminium mit Wasser bevorzugt zu Aluminium-Hydroxid (Gibbsit) und nicht zu Oxid oder anderen Verbindngen. Gibbsit läßt sich übrigens auch nicht so leicht zu Aluminium-Oxid umwandeln. Industriell wird es zu Aluminium-Oxid bei über 1100 °C gebrannt.

https://en.wikipedia.org/wiki/Aluminium\_oxide#Production

Offenbar formt sich eine schützende Aluminium-Oxidschicht an Luft

https://en.wikipedia.org/wiki/Aluminium#Chemical

Wenn Du das Aluminium dann ins Wasser steckst ist es natürlich geschützt. Für einen korrekten Vergleich zur Eisenoxidation im Wasser müßtest Du allerdings die Oxidation des ungeschützten Aluminiums betrachten, bei dem wie schon gesagt Aluminium-Hydroxid entsteht.


2) Bei der Oxidation von Eisen in Wasser entstehen immer zuerst Fe2+ Ionen.

https://en.wikipedia.org/wiki/Rust#Associated\_reactions

Die reagieren dann in unterschiedlichen Folgereaktionen weiter. 

Es ist hier ziemlich unerheblich, daß die Folgeprodukte (Rost) porös sind. Wenn die Fe2+ Ionen nicht weiterreagieren würden, wäre das Eisen auch ungeschützt. Wenn sie zu einer weniger porösen Substanz reagieren würden, hättest Du aber trotzdem keine so enge Schutzschicht wie beim Aluminium (das diese an Luft und nicht im Wasser bildet). Die Rostschicht fällt ja immer aus der Lösung aus und hat daher den engen Kontakt zum Metall verloren.



Bin schon gespannt auf Deine Antwort. :)

Kommentar von ThomasJNewton ,

Was ich müsste oder sollte, entscheide ich schon selbst.

Ich kenne jedenfall kein Verfahren, wo reines Alu unter Wasser produziert wird.
Daher bildet sich wohl die Oxidschicht eher an der Luft.

Und was das Eloxal-Verfahren angeht, glaube ich kaum, dass du ausreichend über das Diffusionsvermögen von O- oder Al-Atomen in Al-Oxid-Schichten informiert bist.

Und Hinweise musst du mir auch nicht geben, und erst recht solltest du nicht auf Antwort hoffen.

Und wenn du schon auf meine Person anspielst, ich nehm dir das nicht krumm, aber wir spielen wohl kaum in der selben Liga.
Du zitierst mich nicht mal richtig.
Eisen kann mit Hydroxid nicht reagieren, weil Eisen dafür zu edel ist, und/oder die Löslichkeit der Hydroxide zu gering ist. Als Ferrat geht Eisen auch kaum in Lösung.
Allenfalls Protonen (also Säuren) reagieren mit Eisen, zu Eisen(II) und Wasserstoff. Wie Na oder Zn auch.

Beim Rosten ist Sauerstoff (aus der Luft oder gelöst, nicht aus dem Wsser) das Oxidationsmittel !!!!

Solange das nicht klar ist, sind mir die genauen Reaktionsmechanismen relativ schnurz.
Dazu gibt es sicher ganze Lehrbücher.

Und zur Liga, das ist auch bei mir nicht die Oberliga. Ich hab das vor zig Jahren mal als Nebenfach studiert.
Und mich auch danach immer dafür interessiert.
Und wohl das meiste von meinem heutigen Wissen habe ich erst nach dem Studium gelernt, auch weil ich sehr viel vergessen habe.

Irgendwelche Links auf englischsprachige Sites erscheinen mir eher als Imponiergehabe.
Ich kann ausreichend Englisch, mir ist das nur zu mühsam, weil Englisch so umständlich ist.
Wie schön, dass dich gleich der erste Satz widerlegt:
The rusting of iron is an electrochemical process that begins with the transfer of electrons from iron to oxygen.
lt. https://en.wikipedia.org/wiki/Rust#Associated_reactions

Genau das, was ich oben geschrieben habe, vor Lesen deines Links, weil das Chemie-Grundwissen ist.

Interesse für Chemie und Hilfe anzubieten ist ja gut, aber du solltest deine Grenzen kennen.
Dass die Oxidschicht bei Chrom und Alu haftet, hat nichts mit Ausfallen zu tun, sondern mit der Kompatibilität der Kristallstrukturen von Metall und Oxid. Also mit einer Art Haftungsvermögen. Wie bei Klebstoff. Man kann Eisen auch emaillieren, weil Glas/Keramik haftet.

Rost platzt ganz einfach vom Eisen ab, und legt immer wieder neues Eisen bloß. Das dann weiterrostet.
Das hat nur sehr bedingt was mit chemischen Reaktionen zu tun.

All das muss man nicht wissen, aber man sollte schon erwägen, dass es jemand weiß.

Kommentar von WeicheBirne ,

Ich kenne jedenfall kein Verfahren, wo reines Alu unter Wasser produziert wird.
Daher bildet sich wohl die Oxidschicht eher an der Luft.

Ich kenne auch kein Verfahren, bei dem reines Eisen unter Wasser produziert wird. Warum oxidiert dann Eisen, das an der Luft gelegen hat,  im Gegensatz zu Aluminium, das an der Luft gelegen hat, in Wasser? Weil Eisen an der Luft keine schützende Oxidschicht bildet. 

Der Vergleich zu Aluminium hat mit der Art und Weise wie Eisen im Wasser oxidiert wird und welche Reaktionsprodukte sich bilden absolut nichts zu tun. Mit anderen Worten: der Vergleich hinkt.

Und was das Eloxal-Verfahren angeht, glaube ich kaum, dass du ausreichend über das Diffusionsvermögen von O- oder Al-Atomen in Al-Oxid-Schichten informiert bist.

Ich glaube kaum, daß Du ausreichend über das Diffusionsvermögen von O- oder Fe-Atomen in Fe-Oxidschichten informiert bist. Du kannst Eisen ebenfalls eine technische Oxidschicht verpassen. Das nennt sich Brünieren. 

In der Frage geht es eindeutig um den Oxidationsprozess von ungeschütztem Metall in Wasser. Mit technischen Oxidschichten hat das nichts zu tun.

Beim Rosten ist Sauerstoff (aus der Luft oder gelöst, nicht aus dem Wsser) das Oxidationsmittel !!!!

Ich habe auch nirgendwo etwas anderes behauptet. Ganz im Gegenteil, die Reaktionsgleichung, die ich in meiner Antwort auf die Frage angebe lautet:

Fe + ½ O2 + H2O ⇌ Fe2+ + 2 OH-

Hast Du schon den Sauerstoff auf der linken Seite der Reaktionsgleichung entdeckt? Offenbar nicht, der Sauerstoff hat sich offenbar als schützende Oxidschicht auf Deine Augen gelegt bevor Du ihn entdecken konntest.

Mein Argument ist, daß beim Rostvorgang immer erst Fe2+ Ionen entstehen, die in Lösung gehen. Diese Ionen können dann vom Hydroxid ausgefällt werden. Daß beim Ausfällen aus der Lösung keine anhaftende Schutzschicht mehr entsteht ist ja klar.

Du zitierst mich nicht mal richtig.
Eisen kann mit Hydroxid nicht reagieren, weil Eisen dafür zu edel ist, und/oder die Löslichkeit der Hydroxide zu gering ist.

Ich habe auch nicht behauptet, daß Du davon ausgehst elementares Eisen reagiere mit Hydroxid. Wenn ich hier fogendes sage

Wenn ich Dich richtig verstehe, sagst Du, daß die Reaktion des Eisens mit den Hydroxidionen zu porösem Hydroxid die Bildung einer Oxid-Schutzschicht, so wie sie beim Aluminium vorkommt, verhindert.

meine ich Eisenionen, von denen auch Chemiker manchmal salopp als Eisen reden. Hätte ich das genauer spezifizieren und Eisenionen schreiben können? Ja. Hätte ich wissen können, daß eine dicke Oxidschicht auf Deinen Augen liegt, die Dir das Lesen schwer macht? Nein.

Zum Schluß will ich natürlich auch noch auf die "Blümchen" eingehen, mit denen Du Deinen Kommentar so liebevoll für mich schmückt hast. 

Und wenn du schon auf meine Person anspielst, ich nehm dir das nicht krumm, aber wir spielen wohl kaum in der selben Liga.

Und zur Liga, das ist auch bei mir nicht die Oberliga. Ich hab das vor zig Jahren mal als Nebenfach studiert.

In welcher Liga Du spielst und wie, wo und wann Du Chemie gelernt hast ist mir absolut schnupps. Du kannst ein noch so großes Käppchen tragen, Schlumpf bleibt Schlumpf. Das einzige was mich hier interessiert ist welche wissenschaftlichen Argumente und Fakten Du vorbringen kannst.

Damit wären wir auch schon beim nächsten Blümchen. Zur Präsentation wissenschaftlicher Fakten gehört auch die Angabe nachprüfbarer Referenzen. Behaupten kann ja jeder.

Irgendwelche Links auf englischsprachige Sites erscheinen mir eher als Imponiergehabe.

Meine Referenzen suche ich von vorn herein auf Englisch. Da erhalte ich nämlich mehr und bessere Ergebnisse. Auf Englisch wird einfach mehr zu wissenschaftlichen Themen veröffentlicht. Daß Du die Angabe englischsprachiger Links als Imponiergehabe interprätierst, läßt eher auf Deine Perönlichkeit als meine Intentionen schließen.

All das muss man nicht wissen, aber man sollte schon erwägen, dass es jemand weiß.

Dieses letzte Blümchen hat mir besonders gut gefallen. Das paßt farblich ganz prächtig zum ersten Blümchen Deines liebesvoll zusammengestellten Blumenstraußes

Was ich müsste oder sollte, entscheide ich schon selbst.

In diesem Sinne mein lieber Oberligaspieler: Immer schön am Ball bleiben ;)

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