Korrosion og galvanisering

Kemi B · STX · B-niveau · Redoxkemi og elektrokemi

🧪 Korrosion og galvanisering

Korrosion = uønsket REDOX-nedbrydning af metal pga. miljø-påvirkning.

Hovedform: rust = jern + ilt + vand → jernoxid (Fe₂O₃·nH₂O) + jernhydroxid.

Mekanisme: galvanisk effekt på metalets overflade.

1.

Anode-zone: Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ (oxidation).

2.

Kathode-zone: O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ (reduktion).

3.

Total: Fe²⁺ + 2OH⁻ → Fe(OH)₂. Yderligere oxidation til Fe(OH)₃ → tørrer til rust Fe₂O₃·nH₂O.

Krævede betingelser: ilt + vand. Tørt jern ruster IKKE. Vand-fri olie konserverer.

Andre metaller: kobber → grøn patina (kobberkarbonat — Frihedsstatuen, gamle tagspir). Aluminium → tæt oxidlag (Al₂O₃) der BESKYTTER mod yderligere korrosion. Sølv → sortning (Ag₂S fra svovl).

Faktorer der øger korrosion:

• (a) Salt — ledningsevne stiger → galvanisk strøm. Biler ruster mere langs danske kyster + om vinteren (saltning).
• (b) Syrer + baser.
• (c) Forurenede miljøer (SO₂, NOₓ → sur regn).
• (d) Forskellige metaller i kontakt (galvanisk korrosion — det mindre ædle korroderer hurtigere).
• (e) Stress + slid.

Globale omkostninger: korrosion koster ~3-4% af globalt BNP årligt = ~3.000 mia. USD! Bygninger, broer, biler, rør.

Beskyttelse mod korrosion:

1.

Maling/coating: hyppigste. Fysisk barriere. Kræver vedligehold.

2.

Galvanisering (zink-belægning): zink belægges på stål. Zink er MERE REDUCERENDE end jern (E° = -0,76 vs. -0,44 V) → zinken oxideres FØRST. Selv hvis belægningen ridses, beskytter zinken stålet pga. galvanisk effekt (

Læringsmål

• Beskrive korrosion (rustdannelse) som en galvanisk redoxproces der kræver ilt og vand
• Opskrive halvreaktionerne for anode- og katode-zonerne ved jernkorrosion
• Forklare hvilke faktorer der øger korrosionshastigheden (salt, syre, urene metaller)
• Beskrive galvanisering (zinkbelægning) som katodisk beskyttelse ud fra spændingsrækken
• Vurdere de økonomiske og samfundsmæssige konsekvenser af korrosion

Sådan kan du arbejde med emnet

• Forklar, hvad korrosion er, og hvilken redoxreaktion der ligger til grund for rustdannelse
• Beskriv, hvordan galvanisering kan beskytte et metal mod korrosion
• Diskutér, hvorfor zink ofte bruges til at beskytte jern mod korrosion

Eksperiment-forslag

• Læg jernsøm i forskellige miljøer (tør luft, vand, saltvand, olie) og observér rustdannelsen over en uge.
• Sammenlign rustdannelse på en almindelig søm og en galvaniseret (zinkbelagt) søm.
• Lav et forsøg med en søm der er delvist viklet med kobbertråd, og observér hvor rusten dannes (galvanisk korrosion).
• Beregn det årlige tab fra korrosion for et lille land ud fra "3-4% af BNP"-tallet, og diskutér konsekvenserne.

Brobygning

Korrosion er et eksempel på uønsket elektrokemi — modsat de nyttige batterier og brændselsceller i næste emne.