Mycket mer korrosion på järn i kontakt med koppar, varför?
Hej!
Jag har undersökt grad av korrosion beroende på olika faktorer, och undrar över två fall av korrosion:
Ett av dem rör en bägare med varmt vatten och en bit järn. Järnet rostade mycket, vilket jag (om jag har förstått det rätt) beror på ökad diffusion. Diffusion av syre ökar med ökad temperatur.
Det andra rör en bägare med vatten (inte uppvärmt), en bit järn samt koppartråd virad runt biten. Denna bit järn rostade mycket mer än biten i bägaren ovan. Som jag har förstått det främjar koppar oxidation hos järn.
Nu undrar jag varför oxidationen blev mer utbredd i den andra bägaren. Kan det vara för att närvaron av koppar är konstant, till skillnad från syret?
Vore tacksam för svar.
Det är inte självklart att järn rostar snabbare i varmt vatten. Visserligen sker både kemiska reaktioner och transportprocesser som diffusion snabbare vid högre temperatur, men gaser har samtidigt lägre löslighet i vatten vid högre temperaturer. Det finns alltså mindre löst syre i det varma vattnet. Om man värmer vatten på en spis i en kastrull kan man se hur det bildas bubblor innan vattnet börjar koka. Det är luftbubblor som avges då luftens löslighet i vattnet sjunker i takt med att det värms upp.
Angående fallet med koppar så bildas en kortsluten galvanisk cell. Det fungerar ungefär som så att järnet avger elektroner till koppar och bildar järnjoner. Dessa järnjoner kommer sedan att reagera med vatten och löst syre och fällas ut som olösliga järnföreningar (hydroxider, oxider m.m.). Dessa kallas gemensamt för "rost". På kopparytan kan elektronerna sedan ges till löst syre som tillsammans med vätejoner bildar vatten.
Hela denna process kan egentligen ske utan koppar, vilket var vad som skedde i ditt första experiment. Men med koppar kan platsen för reduktionen flyttas från platsen för oxidationen vilket får reaktionen att ske snabbare. Vid reduktionen krävs positivt laddade vätejoner, men de positivt laddade järnjonerna som bildas vid oxidationen repellerar dessa vätejoner så att de får svårare att nå platsen för reaktionen. Det begränsar reaktionshastigheten, vilket är något som koppar alltså kan hjälpa till att snabba på.
Det är också här förklaringen ligger till att järn rostar snabbare i saltvatten. I den galvaniska cellen bildas ett överskott av positiv laddning vid oxidationen på grund av järnjonerna som bildas. Samtidigt bildas ett överskott av negativ laddning vid reduktionen eftersom det förbrukas positivt laddade vätejoner. För att kretsen ska slutas måste alltså joner vandra genom lösningen för att jämna ut laddningsskillnaderna. I rent vatten är det korrosionsprodukterna som måste göra detta, vilket tar tid eftersom halterna är så låga. Men i saltvatten finns det väldigt många joner som kan hjälpa till med detta.
Tack så mycket för ditt svar, det hjälper mycket.
Jag hade en till bägare med vatten (inte uppvärmt), en järnbit samt natriumklorid. Den järnbiten fick mindre rost än järnbiten i bägaren med enbart varmt vatten. Har du möjlighet att förklara hur det hänger ihop, om salt ska öka korrosion?
Det verkar märkligt. Har ingen bra förklaring till det. Ska man dra slutsatser måste man upprepa försöket och se om resultatet blir likadant.
Aha, okej. Tack!
