Par 11.2 Corrosie

• Scheikunde
• Middelbare school
• havo
• Leerjaar 5

Par 11.2 Corrosie

Edele en onedele metalen

Corrosie is de aantasting van een metaal door stoffen uit de omgeving, meestal is dat door water en zuurstof.

edele en onedele metalen

Onedele metalen: metalen die reageren met verdunde zuren, water en/of zuurstof.

half edele metalen: metalen die alleen reageren met meer geconcentreerd zuur. (bijvoorbeeld koper)

edele metalen: Metalen die niet corroderen met water en zuurstof. (goud, zilver en platina)

Redoxreacties / introductie

    Kopersulfaat en ijzer

Uitleg redoxreacties

De Cu²⁺ ionen verdwijnen uit de oplossing en er ontstaat een laagje koper op het ijzer.

Cu²⁺(aq)  wordt  Cu(s)

De koperionen raken hun lading kwijt dat kan alleen als de koperionen elektronen opnemen.

Cu²⁺(aq) + 2e-  --> Cu (s)

Uitleg redoxreacties

Je kunt met bloedloogzout aantonen dat er Fe²⁺ ionen ontstaan.

Fe(s) wordt  Fe²⁺ (aq)

De ijzerionen kunnen alleen ontstaan door elektronen of te geven.

Fe(s) -->  Fe²⁺(aq) + 2e-

Halfreacties optellen

Oxidator: Cu²⁺(aq) + 2e-  --> Cu (s)

Reductor: Fe(s) --> Fe²⁺(aq) + 2e-

-----------------------------------------------------------------------

Totale reactie: Cu²⁺(aq) + Fe(s) --> Cu(s) + Fe²⁺(aq)

Oxidator / reductor

Oxidator: Deeltje dat bij een reactie elektronen opneemt

Reductor: Deeltje dat bij een reactie elektronen afstaat.

Er is sprake van halfreacties, deze staan in binas 48.

Werkwijze opstellen redoxreactie

Voorbeeld 1

koperplaatje in zilvernitraat-opl 

Koper en zilvernitraat oplossing

1.   Schrijf op welke stoffen aanwezig zijn:

       Cu(s) / Ag⁺(aq) / NO₃^-(a

       We laten water even buitenbeschouwing.

2.   Kijk in binas 48 of het een reductor of oxidator is.

3.    Ag⁺(aq) oxidator

       NO₃^-(aq) oxidator

       Cu(s) reductor

koper en zilvernitraat oplossing

4.   Kies de sterkste reductor (staat het laagst in de tabel)

       Cu(s) is sterkste de reductor

5.   Kies de sterkste oxidator (staat het hoogst in de tabel)

       Ag⁺(aq) is sterkste de oxidator

6.    Controleer of oxidator hoger staat dan reductor, is dit het                 geval dan ontstaat er een reactie.

7.  Schrijf de halfreactie van de reductor op van rechts naar links

      Cu(s) --> Cu²⁺(aq) + 2e-

8. Schrijf de halfreactie van de oxidator op van links naar rechts.

      Ag⁺(aq) + e- --> Ag (s)

Koper en zilvernitraat-op

9.    Tel de halfreacties op:

        Cu(s) --> Cu²⁺(aq) + 2e-

         2Ag⁺(aq) + 2e- --> 2Ag(s) 

        -----------------------------------------------

        Cu(s) + 2Ag⁺(aq --> Cu²⁺(aq + 2Ag(s)

Werkwijze opstellen redoxreactie

Voorbeeld 2:

Zoutzuur en magnesium

Gebruik binas 48

Zoutzuur:  H⁺(aq) + Cl^-(aq)

Magnesium vast: Mg(s)

Zoek in binas 48 uit of deze stoffen een reductor of oxidator zijn.

Gebruik Binas 48 

Zoutzuur en magnesium

1.   Schrijf op welke stoffen aanwezig zijn:

       H⁺(aq) / Cl-(aq) / Mg(s) 

       We laten water even buitenbeschouwing.

2.   Kijk in binas 48 of het een reductor of oxidator is.

3.    H⁺(aq) oxidator

       Cl^-(aq) reductor

       Mg(s) reductor

Zoutzuur en magnesium

4.   Kies de sterkste reductor (staat het laagst in de tabel)

       Mg(s) is sterkste de reductor

5.   Kies de sterkste oxidator (staat het hoogst in de tabel)

       H+(aq) is sterkste de oxidator

6.    Controleer of oxidator hoger staat dan reductor, is dit het                 geval dan ontstaat er een reactie.

Zoutzuur en magnesium

7.  Schrijf de halfreactie van de reductor op van rechts naar links

      Mg(s) --> Mg²⁺(aq) + 2e-

8. Schrijf de halfreactie van de oxidator op van links naar rechts.

      2H⁺(aq) + 2e- --> H₂ (g)

Zoutzuur en magnesium

9.    Tel de halfreacties op:

        Mg(s) --> Mg²⁺(aq) + 2e-

         2H⁺(aq) + 2e- --> H₂ (g

        -----------------------------------------------

        Mg(s) + 2H⁺(aq --> Mg²⁺(aq + H₂(g)

Edele en onedele metalen

Corrosie aantasting van metalen door zuurstof en water.

Metalen die gemakkelijk corroderen zijn ijzer, magnesium, zink, aluminium en lood.

Soms kan het oxidelaagje een beschermende laag vormen, hierdoor is de rest van het metaal afgeschermd van zuurstof en water.

De edele metalen worden niet door water en zuurstof aangetast.

 Het zijn Au, Ag en Pt.

Voorbeeld corrosie / roesten van ijzer / redoxreactie

Red:                      Fe --> Fe²⁺ + 2e-                                     2x

Ox:                        O₂ (g) + H₂ O(l) + 4e^- --> 4OH^-          1X

----------------------------------------------------------------

                           2Fe(s) + O2 (g) + H2 O(l)  --> 2Fe²⁺ + 4OH^-

Oefening

Geef de vergelijkingen van:

Vast zink in een koper(II)bromide oplossing.

Uitwerking:

Zn (s) / Cu²⁺(aq) / Br-(aq)

Zn(s) reductor / Cu²⁺ (aq) oxidator / Br^-(aq) reductor

Sterkste reductor Zn(s) / sterkste oxidator Cu²⁺(aq)

Zn(s) --> Zn²⁺(aq) + 2e^-

Cu²⁺(aq) + 2e^- --> Cu(s)

Zn(s) + Cu²⁺(aq) ---> Cu(s) + Zn²⁺ (aq)

Opmerkingen bij opgave 29

Bij het etsen ontstaat een reactie tussen vast koper en ijzer(III)chloride. Het vaste koper verdwijnt en er ontstaan

 ijzer(II) ionen.

Geef de bijbehorende reactievergelijking.

Antwoord:

Oxidator: Fe³⁺   /  H₂O

Reductor: Cu(s) / H₂O

Sterkste oxidator:  Fe3+ 

Sterkste reductor: Cu(s)

Redoxreactie op afstand

Elektrochemische cel

In deze cel vindt een redoxreactie plaats.

Oxidator: Cu2+(aq)

Reductor: Zn(s)

De zoutbrug zorgt voor de verbinding tussen

de twee oplossingen, de zoutbrug bevat vrije

ionen, deze zorgen voor het lading transport

Redoxreactie

Zn(s) --> Zn²⁺ + 2e-

Cu²⁺ + 2e- --> Cu(s)

Reductor: negatieve pool

Oxidator: positieve pool

Belangrijk

Er zijn twee soorten elektroden:

elektroden die mee reageren

(zoals bij de voorbeeld cel) en onaantastbare elektroden

(Pt en C)

Zoutbrug

Ionen uit de zoutbrug verplaatsen zich bij stroomlevering naar de halfcellen.

De zoutbrug zorgt er dus voor dat beide oplossingen elektrisch neutraal blijven

Demoproef 5 

Red:                      Fe --> Fe²⁺ + 2e-                                     2x

Ox:                        O₂ (g) + H₂ O(l) + 4e^- --> 4OH^-          1X

----------------------------------------------------------------

                           2Fe(s) + O2 (g) + H2 O(l)  --> 2Fe²⁺ + 4OH^-

Demoproef 6

Demoproef 6

Demoproef 7

Zn is de reductor

Zn --> Zn²⁺  + 2e^-  

Oxidator is waarschijnlijk H⁺ in de citroen.

2H⁺  + 2e^-  --> H₂ 

_{Vruchtvlees heeft de functie van zoutbrug.}

Opgaven

Maak van par 11.2 de volgende opgaven: