Eine gute Idee?
Bei der Reparatur einer Dachregenrinne mit Fallrohr ersetzte ein Installateur die kaputten Teile durch neue Varianten aus Kupfer. Der untere Teil des Fallrohrs musste nicht ersetzt werden. Er besteht aus verzinktem Stahlrohr. Ich finde, das sieht richtig gut aus, oder?
Weiteres
Das Ergebnis der Reparatur einer Dachregenrinne. Der obere Teil besteht aus Kupfer, der untere Teil aus verzinktem Stahl.1
Aufgaben
- Formulieren Sie eine Hypothese, inwiefern das Ergebnis der in M1 dargestellten Reparatur problematisch ist und was Hausbesitzer langfristig befürchten müssen.
- Führen Sie die Versuche V1 und V2 durch und halten Sie die Beobachtungen fotographisch fest.
- Werten Sie die Versuche V1 und V2 aus, indem Sie ihre Fotos beschriften, Reaktionsgleichungen ergänzen und den Fachbegriff Lokalelement anwenden.
- Nehmen Sie zu ihrer in Aufgabe A1 formulierten Hypothese begründet Stellung.
Hintergrund
Definition
Ein Lokalelement ist eine kurzgeschlossene galvanische Zelle, die sich meist auf einer Metalloberfläche ausbildet. Es entsteht überall dort, wo innerhalb eines Systems unterschiedliche elektrische Potentiale nebeneinander vorliegen und durch einen Elektrolyten (z.B. einen Wasserfilm) verbunden sind.
Voraussetzungen
Damit ein Lokalelement vorliegt, müssen drei Bedingungen am selben Werkstück erfüllt sein:
Die Säurekorrosion
Materialien
- Schutzbrille
-
Zweigeteilte Petrischale
- Oder zwei Petrischalen
- Pinzette
- Schmirgelpapier
- oder Schleifstein / Schleifschwamm
Chemikalien
- Salzsäure 1 mol/L
- Zink-Granalie
- Kupfer-Blech
Durchführung
- Eine zweigeteilte Petrischale mit 1 molarer Salzsäure füllen.
- In der einen Hälfte eine Zink-Granalie mit einem Stück Kupfer-Blech platzieren, die sich nicht berühren.
- In der anderen Hälfte eine Zink-Granalie auf einem Stück Kupfer-Blech platzieren.
- Beobachtungen ganz genau notieren.
Entsorgen und Aufräumen
-
Flüssigkeiten vereinen, neutralisieren und über den Ausguss entsorgen. Die Metall-Stücke abspülen, trocknen und zur Wiederverwendung aufbewahren.
-
Alle verunreinigten Labormaterialien spülen.
-
Alle Materialien an ihren Ursprungsort zurückstellen.
Aufbau
Versuchsaufbau. In der linken Petrischalen-Kammer liegt eine Zink-Granalie und ein Stück Kupfer-Blech nebeneinander. In der rechten Kammer liegen diese aufeinander. Beide Kammern sind mit Salzsäure gefüllt.1
Korrosion sichtbar machen
Materialien
- Schutzbrille
- Spatel
- Heizplatte
- Gasbrenner
- Tiegelzange
- Pinzette
- 2 zweigeteilte Petrischalten
- Alternativ: 4 ungeteilte Petrischalen
- Schleifpapier
- oder Schleifstein / Schleifschwamm
Chemikalien
- Ethanol / Spiritus
- Kaliumhexacyanoferrat(III)
- Phenolpthalein < 1%
-
Natriumchlorid
- Kochsalz
-
Agar Agar
- sog. pflanzliche Gelatine
- 4 Eisennägel
- Zink-Granalie
-
Kupfer-Blech
- Alternativ dünner Kupferdraht
Entsorgen und Aufräumen
-
Reste in den Hausmüll geben.
-
Alle verunreinigten Labormaterialien spülen.
-
Alle Materialien an ihren Ursprungsort zurückstellen.
Durchführung
- Die 4 Eisennägel wie folgt vorbehandeln:
Die Hälfte des Nagels blank schmirgeln. Den gesamten Nagel mit Ethanol / Spiritus entfetten.
Den gesamten Nagel blank schmirgeln und mit Ethanol / Spiritus entfetten. Die Nagelspitze in der rauschenden Flamme stark erhitzen, unter Leitungswasser wieder abkühlen.
Den gesamten Nagel blank schmirgeln und mit Ethanol / Spiritus entfetten. An den Nagel später in der Petrischale eine angeraute Zink-Granalie legen.
Den gesamten Nagel blank schmirgeln und mit Ethanol / Spiritus entfetten. An den Nagel später in der Petrischale ein Stück blank geschmirgeltes Kupfer-Blech legen. Alternativ mittig mit Kupferdraht umwickeln.
- Die Kammern von 2 zweigeteilten Petrischalen (oder 4 Petrischalen) auf der Rückseite mit einem Stift durchnummerieren.
- Indikator-Gelatine herstellen, indem in 100 mL dest. Wasser die folgenden Stoffe zugegeben werden:
- 3 g Natriumchlorid
- 0,1 g Kaliumhexacyanoferrat(III)
- 10 Tropfen Phenolphthalein
- 1 g Agar Agar
- Die Lösung unter Rühren auf einer Heizplatte auf mindestens 75 °C erhitzen.
- Die Indikator-Gelatine zügig in die Kammern von 2 zweigeteilten Petrischalen gleichmäßig verteilen.
- Die vorbehandelten Nägel 1 – 4 in die beschrifteten Petrischalen(kammern) legen. Das Zink und das Kupfer bei Nagel 3 und 4 nicht vergessen.
- Die Beobachtungen in der nächsten Unterrichtsstunde notieren.
Versuchsaufbau. Kammer 1: Zur Hälfte geschmirgelter Eisennagel. Kammer 2: Komplett geschmirgelter Eisennagel. Spitze stark erhitzt. Kammer 3: Komplett geschmirgelter Eisennagel mit angelehnter Zink-Granalie: Kammer 4: Komplett geschmirgelter Eisennagel mit aufgelegtem Kupfer-Blech. Alle Kammern mit Indikator-Gelatine gefüllt.1
Weitergedacht
- Wäre das Ergebnis der Reparatur der Dachregenrinne auch dann problematisch, wenn diese aus verzinktem Stahl und der untere Teil des Fallrohrs aus Kupfer bestehen würde? Begründen Sie.
- Begründen Sie, ob es sich beim Rosten von Eisen um ein Lokalelement gemäß M1 handelt.
- Nennen Sie den Unterschied zwischen einer Säure- und Sauerstoffkorrosion.
- Vervollständigen Sie den Satz: Ein Lokalelement _____ die Korrosion.