Vielleicht hast Du schon einmal ein vollkommen verrostetes, einsames Fahrrad am Straßenrand stehen sehen. Der Metallrahmen sah vielleicht ziemlich zerstört und unsicher aus, fast, als würde der Rost das Fahrrad "auffressen".In der Chemie spricht man von Rost, wenn das Metall, das "rostet", Eisen ist. Allgemein wird hier der Begriff Korrosion verwendet.
Korrosion – Erklärung
Man spricht von Korrosion, wenn zwei Stoffe miteinander reagieren, und sich einer von ihnen dabei auflöst beziehungsweise angegriffen wird. Diese Zerstörungen werden durch sogenannte Redoxreaktionen hervorgerufen.
Dadurch ändern sich die Beschaffenheit des Metalls, wie bei Eisen zum Beispiel durch eine rostfarbene Verfärbung an der Oberfläche. Ebenso ändert sich während der Korrosion auch die Masse des Metalls: Metallionen werden aus dem korrodierenden Metall gelöst. Dies führt zu einer Abnahme der Masse des Metalls.
Es ist sinnvoll, wenn Du Dir noch einmal unsere Artikel zur Redoxreaktion anschaust, um die Formeln zu verstehen und selbst ausrechnen zu können.
Die elektrochemische Korrosion
Man unterscheidet zwei Arten von Korrosion:
Bei der elektrochemischen Korrosion befinden sich zwei Metalle in einer leitfähigen Flüssigkeit wie Wasser (dem sogenannten Elektrolyten). Dabei ist es wichtig, dass das eine Metall unedler als das andere ist. Das unedlere Metall ist während dieses Prozesses der Donator, es gibt also Elektronen ab.
Daraufhin nehmen Stoffe aus dem Elektrolyten als Akzeptor die Elektronen auf. Oxonium-Ionen aus der Flüssigkeit reagieren dann beispielsweise zu Wasserstoff und Wasser. Das edle Metall bleibt somit unangegriffen und vor Korrosion geschützt.
Korrosion entfernen
Es gibt verschiedene Wege, um Gegenstände von der Korrosion zu befreien. So kann man beispielsweise schwache Säuren wie Zitronensäure oder Essigsäure auf den korrodierten Gegenstand geben oder Natron mit Backpulver vermischen. Diese Stoffe greifen jedoch nicht nur die korrodierte Schicht, sondern auch das darunterliegende Metall an. Daher solltest Du vorsichtig sein, um das Metall nicht weiter unnötig zu zerstören.
Korrosion kann unter Umständen auch durch Elektrolyse rückgängig gemacht werden. Denn in der Regel ist die Elektrolyse ein Verfahren, das Reaktionen entgegen ihrer natürlichen Richtung ablaufen lässt.
Es ist sinnvoll, wenn Du die Metalle bereits vorbeugend schützt, indem Du sie zum Beispiel mit Schutzlack lackierst, oder mit Öl oder Fett einschmierst. Wenn die Korrosion erst einmal einsetzt, ist es schwer, das Metall ohne Verluste zu retten.
Der aktive und passive Korrosionsschutz
Aktiver Korrosionsschutz
Bei dem aktiven Korrosionsschutz nutzt man unter anderem ein zweites, unedleres Metall, um das erste Metall vor Korrosion zu schützen. Dieser unedlere Stoff wird gewissermaßen geopfert. Das nennt man dann auch Opferanode. Das unedlere Metall wird bei diesem Prozess nämlich im Laufe der Zeit zerstört. Die Opferanode wird später genauer erklärt.
Ebenso ist es möglich, das zu schützende Metall mithilfe eines Schaltkreislaufes unter Gleichspannung zu einer Kathode zu schalten. Als Anode nutzt man dann einen Stoff, der nur geringfügig mit dem Elektrolyten reagiert, wie zum Beispiel Kohle. Als Kathode oxidiert das Metall nun nicht mehr und es ist vor Korrosion geschützt.
Passiver Korrosionsschutz
Man erreicht passiven Korrosionsschutz, indem man das Metall mit einem Stoff überzieht, der den direkten Kontakt zur Umwelt und zum Sauerstoff und zu Wasser vermeidet. So benutzt man Lack oder Öl oder auch Stoffe wie Gummi, um das Metall so vor Korrosion zu schützen.
Vielleicht kennst Du auch den Trick: Wenn sich deine Haut verfärbt, nachdem Du Schmuck getragen hast, kannst Du den Schmuck mit klarem Nagellack "beschichten". Das ist dann auch passiver Korrosionsschutz!
Die Opferanode bei der Korrosion
Die Opferanode ist meist ein Block aus einem unedlen Metall. Man nutzt es, um ein edleres Metall vor Korrosion zu schützen. Die Opferanode wird zuerst korrodiert, da sie ein noch unedleres Metall als das zu Schützende ist.
Wenn die Opferanode direkten Kontakt zum edleren Metall hat, entsteht ein Lokalelement, eine kurzgeschlossene galvanische Zelle, und an der Anode läuft die Oxidation ab. Wie bereits oben bei der elektrochemischen Korrosion erklärt, geht das edle Metall keine Reaktion ein und bleibt vollständig erhalten.
Es ist wichtig, dass die Opferanode unedler als das zu schützende Metall ist! Ansonsten bewirkt man, dass sich an Stelle der Opferanode beispielsweise die Schrauben einer Brücke auflösen. Das ist sehr gefährlich und kann zu Unfällen führen, weshalb eine genaue Kontrolle unabdingbar ist.
Welche Metalle unedler als ein anderes sind, kannst Du in unserem Artikel zur elektrochemischen Spannungsreihe nachlesen.
Korrosionsschutz bei Schiffen
Auch bei Schiffen ist Korrosion möglich. Das salzige Seewasser begünstigt und katalysiert den Reaktionsaustausch zwischen Metall und Umgebung. Daher wird bei Schiffen auch die Opferanode genutzt. Es werden Blöcke aus Zink an die korrosionsanfälligen Schrauben montiert, um diese so zu schützen. Bei Schiffen entsteht bei Kontakt mit dem Seewasser auch eine galvanische Zelle. Daher ordnet man dies der elektrochemischen Korrosion zu.
Das Lokalelement bei der Korrosion
Als Lokalelement bezeichnet man ein Korrosionselement mit geringer Fläche. Dieses Element tritt meist an Berührungspunkt von Anode und Kathode auf. Es wird durch Einwirkung von Feuchtigkeit begünstigt.
Bei dem Lokalelement entstehen ebenfalls eine galvanische Zellen, da die Metalle durch die Luftfeuchtigkeit von einem Elektrolyten umgeben sind. Das nennt man dann auch Kontaktkorrosion. Eine Besonderheit bei Lokalelementen ist, dass diese durch den direkten Kontakt der Elektroden im Prinzip kurzgeschlossene galvanische Zellen darstellen. Bei diesen läuft der Redox-Prozess besonders schnell ab.
Zink und Kupfer berühren sich an freier Luft. Es herrscht eine hohe Luftfeuchtigkeit. Nach der elektrochemischen Spannungsreihe ist Kupfer edler als Zink.
1. Zink oxidiert an der Luft und gibt Elektronen ab.
2. Am Kupfer werden die Wasserstoff-Ionen, die sich in der Umgebung befinden, mit den freigewordenen Elektronen reduziert.
Korrosion - Das Wichtigste
- Korrosion beschreibt das Zersetzen eines Metalls durch Redoxreaktionen.
- Redoxreaktion: Oxidation und Reduktion.
- Man unterscheidet zwischen Flächen- und Lochkorrosion.
- Bei der elektrochemischen Korrosion entsteht eine galvanische Zelle.
- Man kann Korrosion mit schwachen Säuren entfernen.
- Aktiver Korrosionsschutz findet mit einer Opferanode statt (unedleres Metall zersetzt sich anstelle vom edleren Metall).
- Passiver Korrosionsschutz beinhaltet das Lackieren von Metallen, um sie so vor Umwelteinflüssen zu schützen.
- Bei Schiffen werden Opferanoden eingesetzt.
- Das Lokalelement ist ein Korrosionselement mit geringer Fläche, bei welchem sich Anode und Kathode direkt berühren.
Erklärungen 
Magazine 
