Corrosie en edelheid van metalen

• Scheikunde
• Middelbare school
• vwo
• Leerjaar 5

Corrosie en edelheid

van metalen

Welke stelling over de oplosbaarheid van metalen in water is waar?

1. alle metalen kunnen oplossen
2. geen enkel metaal kan oplossen
3. sommige metalen kunnen oplossen

Oplossen = faseverandering, bv.:

A(s) → A(aq) of AB(s) → A⁺(aq) + B^-(aq)

Deeltjes veranderen niet,

maar worden slechts omringd door watermoleculen (hydratatie)

Géén metaal lost op in water

Reageren = omzetten van deeltjes, bv.:

A(s) + B(l) → A⁺(aq) + C^-(aq) + D(aq)

Deeltjes veranderen wel,

bijvoorbeeld atomen worden ionen
(of andersom)

Sommige metalen reageren met water

Corrosie is de verwering van een materiaal door een ongewenste reactie van een materiaal, bv. de reactie tussen een metaal, zuurstof uit de lucht en water.

Zn                        Fe                      Cu                   Ag

Roesten = corrosie van ijzer

Reactiviteit en 

Edelheid van metalen

Edele metalen

Onedele metalen

Zeer onedele metalen

goud

zilver

zeer zwakke reductor

zink

nikkel

ijzer

redelijk sterke reductor

natrium

calcium

kalium

zeer sterke reductor

Groep 1: Alkalimetalen reageren heftig met water

Groep 2: Aardalkalimetalen reageren ook met water

Mg héél langzaam, Ba vergelijkbaar met Sr

IJzerroest = Fe(OH)3(s)

IJzerroest ontstaat door de redoxreactie van ijzer met zuurstof in vochtige lucht. De halfreactie van de reductor is: Fe → Fe3+ + 3 e-

1.  Geef de halfreactie van de oxidator.

2. Geef de totaalreactie van de redoxreactie. 

3. De ionen die ontstaan vormen een slecht oplosbaar zout (neerslagreactie).
     Geef deze reactievergelijking.

Geef de halfreactie van de oxidator bij het roesten van ijzer in vochtige lucht.
Maak gebruik van Binas 48.

Geef de vergelijking van de totaalreactie van het roesten van ijzer in vochtige lucht.

Geef de vergelijking van de neerslagreactie waarbij roest, ijzer(III)hydroxide, ontstaat.

Antwoorden

1. ox:     O2 + 2 H2O + 4 e-      → 4 OH-                              (3x)

2. red:  Fe                                     → Fe3+ + 3 e-                   (4x)

totaal:  3 O2 + 6 H2O + 4 Fe → 12 OH- + 4 Fe3+

3. Fe3+ + 3 OH- → Fe(OH)3 (s)                                           (neerslagreactie)

Fe is edeler (zwakkere reductor) dan Cr, Zn en Al,
maar toch is corrosie het grootste probleem bij Fe.... 

...want roesten van Fe gaat dus gewoon door onder de (hydr)oxidelaag!

Leg uit waarom je ijzer beter tegen corrosie moet beschermen dan aluminium.

1. Fe is een sterkere reductor dan Al
2. Fe is een zwakkere reductor dan Al
3. het oxidelaagje van Fe beschermt niet
4. het oxidelaagje van Fe sluit het ijzer af

passieve corrosiebescherming

metaal bedekken met laag:

vet, verf of plastic

nadeel:

bij een kras gaat het eronder

toch weer roesten

actieve corrosiebescherming

bedekken met een laagje ander metaal (galvaniseren):

- dat met een oxidelaagje wel goed afsluit

- dat minder edel is (opofferingsmetaal)

IJzeren voorwerpen worden vaak tegen corrosie beschermd d.m.v. galvaniseren met Zn (verzinken), Cr (verchromen) of Ni (vernikkelen). In welk geval is er geen sprake van een opofferingsmetaal?

1. aluminium
2. zink
3. chroom
4. nikkel

Metalen hebben een glimmend oppervlak. Verzinkt ijzer heeft meestal een dof oppervlak. Leg uit waarom dat zo is.

Opofferingsmetalen

• Een opofferingsmetaal is een metaal dat reactiever is dan een ander metaal (sterkere reductor).
• Hierdoor offert hij zichzelf op om het andere metaal te beschermen.
• Voorbeeld: blokjes Zn op schepen