Corrosie aan een nagel zichtbaar maken

Datum : September 2005

Principe:

Door een verbogen nagel in gelatine gedoopt met fenolftaleine en kaliumferricyanide te leggen kunnen we corrosiegebieden zichtbaar maken.  

Benodigd:

  • Petrischaaltjes
  • Gedlatine
  • Nagel
  • Fenolftaleine
  • KaliumFerriCyanide (K3Fe(CN)6)
  • Roerstaafje
  • Verwarmingsplaatje
  • Water

Werkwijze:

  • Voeg enkele korrels KaliumFerriCyanide en enkele druppels fenolftaleine toe een een wateroplossing.
  • Verwarm deze een beetje.
  • Los enkele strookjes gelatine in warm water op. Zorg ervoor dat de gelatine helemaal is opgelost.
  • Neem een nagel en verbuig deze.
  • Neem de verbogen nagel en een rechte nagel en leg deze in de heldere gelatine oplossing.
  • Laat afkoelen.
  • Leg het deksel erop.
  • Observeer regelmatig gedurende enkele dagen.


Meetresultaten:

Dag 1

Dag 2

Dag 3

Dag 4

Dag 5

Dag 5

Discussie & conclusie: 

De corrosie van een metaal is een redox proces. Als metallisch ijzer oxideert wordt zuurstof gas of waterstof gas gereduceerd waarbij ferro-ionen en hydroxide ionen of waterstof gas gevormd worden.

Fe(s)

  -->  Fe2+ + 2e-

1/2 O2 (g) + H2O + 2e- 

  -->  2 OH-

2H+ + 2e-

  -->   H2 (g)

Als metalen op de een of andere manier met water in aanraking komen zal dus corrosie plaatsvinden. Op de manier waarop we dit experiment uitgevoerd hebben kunnen we corrosieprocessen zichtbaar maken.

Als corrosie plaatsvindt verschijnt er een blauwe kleur bij de anodische gebieden door de reactie van de ferro ionen met het kaliumferricyanide waarbij een diepblauw geleurde verbinding gevormd wordt volgens:

Fe(s)

  -->  Fe2+ + 2e-

3Fe2+ + 2Fe(CN)63-

  -->  Fe3[Fe(CN)6]2

Ondertussen vindt er reductie van zuurstof plaats op de kathodische gebieden van de nagel waarbij de roze kleur van fenolftaleine (zuur-base indikator) aangeeft dat er hydroxide ionen gevormd worden volgens:

2e- + 1/2O2(g) + H2O(l)

  -->  2OH-

Een en ander wordt schematisch weergegeven in onderstaande figuur:

De totale netto corrosie reactie kunnen we schrijven als:

Fe(s) + 1/2O2(g) + H2O(l) --> Fe2+(l) + 2OH- (l)

Opmerkingen:

  • In de oorspronkelijke omschrijving van dit experiment gebruikte men agar-agar in dit soort experimenten. Dat had ik echter niet tot mijn beschikking. De gelatine gaat na verloop van tijd niet zo fris meer ruiken, wat dat betreft is agar-agar misschien een betere keus.
  • Op de foto's is het roze niet echt goed te zien. In werkelijkheid is het iets beter waarneembaar dan de foto's suggereren.
  • Door hogere concentraties te gebruiken, vooral van de fenolftaleine kan kunnen de reacties mogelijk nog betere zichtbaar worden.

Literatuur:

  • J.H.W. de Wit; 'Corrosie als natuurverschijnsel'; Chemisch Magazine; mei 1998; p 248,249.
  • J. Rudolph; "Moderne Scheikunde"; W. Gaade, Den Haag; 1971; ISBN 9060171012; blz. 198.
  • Peter Atkins, Julio de Paula; "Physical Chemistry"; WH Freeman and Company; 7de druk; 2002; ISBN 0716735393; p. 1039-1041.
  • George C. Pimentel, Richard D. Spratley; "Understanding Chemistry"; Holden-Day; 1971; ISBN 0816267618; p.222,223.
  • Stephen W. Wright; 'Trusty or Rusty? Oxidation Rate of Nails'; Journal of Chemical Education; 82 11 2005; p. 1648A, 1648B.
  • Stephen W. Wright, Marsha R. Folger, Ryan P. Quinn, Frederick C. Sauls, Diane Krone; 'The Oxidation of Iron in a Gel Using Consumer Chemicals'; Journal of Chemical Education; 82 11 2005; p. 1633-1635

Relevante websites:

Minder relevante websites:

Achtergrondinformatie:

Bescherming tegen corrosie kan verkregen wordend door een oppervlak te bedekken met een coating (bv verf). Een betere bescherming is ook mogelijk door elektrochemische inzichten te gebruiken. Men dwingt dan een ijzeroppervlak zich als kathode te gedragen en niet als anode door een elektrochemische cel te creeeren met een lagere halfwaardepotentiaal. Gegalvaniseerd staal is hiervan een goed voorbeeld. De zink coating gedraagt zich als anode waardoor het ijzer kathode wordt.

Zn(s)

  -->  Zn2+ + 2e- E0 = +0.76 V

Fe2+ + 2e-

  -->  Fe(s) E0 = -0.44 V

De standaard potentiaal van de cel wordt dan: DE = Eokat - Eoan = (-0.44) - (-0.76) = +0.32V

18-01-2017

Op 28/2/2006 enkele literatuurreferenties toegevoegd.