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Rost - der Feind des Eisens

Jährlich werden in Deutschland Werkstoffe aus Eisen und Stahl im Wert von ca. 40 Milliarden Euro vernichtet - durch Rost! Etwa ein Drittel der Stahlproduktion wird allein dafür benötigt, korrodierte Bauteile zu ersetzten. Was also genau ist Rosten, wie verläuft dieser Vorgang?
Dazu werden folgende Versuche durchgeführt:


V1: Gleich große Büschel entfetteter Eisenwolle werden von links nach rechts a) unbehandelt, b) mit Paraffinöl getränkt, c) mit destilliertem Wasser und d) mit Salzwasser (w=5%) versetzt, entsprechend der Versuchsanordnung mit vier durchbohrten Stopfen versehen, durch die ein ca. 10 cm langes Glasrohr nach unten in eine Wanne mit dest. Wasser führt. Die Veränderungen in den Bechergläsern und der Wasserstand werden nach 1 Stunde, nach einem Tag, nach 2 und 3 Tagen beobachtet und notiert.

V2: Von einem rostigen Gegenstand wird Rost abgekratzt und - gegebenenfalls vorher zermörsert - erhitzt.
Die Beobachtungen werden notiert.

V3: In einem Rggl. wird Eisenoxalat* Fe(COO)2 unter dem Abzug bis zum Umschlag der Färbung nach Dunkelgrau erhitzt. Das heiße Pulver wird im verdunkelten Raum in eine Auffangschale geschüttet, die auf dem Fußboden steht. Die Beobachtungen werden notiert.
 

V4: In einem Vorversuch werden zu einer Lösung aus Eisen(II)-sulfat FeSO4 (aq) einige Tropfen einer verdünnten Kaliumhexacyano- ferrat(III)-Lösung K3[Fe(CN)6] (aq) - sog. "Rotes Blutlaugensalz" gegeben. Welche Färbung ergibt sich? Notiere!

Für den Hauptversuch werden zwei neue, saubere Eisenbleche mit Kabeln über ein Strommessgerät verbunden. Beide Platten tauchen in eine Wanne, die mit Natriumchlorid-Lösung (w=5%) gefüllt ist, die mit etwas Phenolphthalein- und Kaliumhexacyanoferrat(III)-Lösung* versetzt wurde. Die Wanne wird in der Mitte durch eine Wand aus Pappe getrennt. Anschließend werden beide Eisenbleche einige Minuten lang mit Sauerstoff- bzw. Stickstoffgas aus der Druckgasflasche umspült. Notiere deine Beobachtungen vor, während und nach der Gas-Spülung.

Auswertung:
1. Deine Beobachtungen zu den Versuchen musst du auf einem Extra-Blatt notieren!
2. Nenne anhand der Beobachtungen zu V1 und V2 die Bedingungen, die zum Rosten führen. Was fördert den Rostvorgang, was behindert ihn?
3. Welche Funktion haben der Zusatz von Phenolphthalein- und Kaliumhexacyanoferrat(III)-Lösung bei V4?
4. In welche Richtung fließt der Strom in V4?
5. Deute die Beobachtungen zu V4 vor, während und nach der Gasspülung

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update: 26.01.12

Quelle: Tausch, von Wachtendonk: Chemie 2000+, Band 2, Bamberg 2004

Aus der Praxis:

Diese Versuche sind eine gute Möglichkeit, die Theorie mit der Praxis zu verbinden. Auf diese Weise erkennen Schüler die Hintergründe von tatsächlichen Phänomenen. Jeder kennt das Problem, dass Autos und Motorräder häufig Rost ansetzen, wenn sie etwas älter sind. An der Verkleidung ist es unproblematisch und stört lediglich die Optik. An tragenden Teilen ist das schon etwas kritischer. Da ist es praktisch, wenn man weiß, wie der Rost entsteht und wie er sich verhindern lässt.