9.3 Undersøkelse av korrosjon med «rustindikator»

Korrosjon av jern – eller rusting av jern – begynner med oksidasjon av jern til jern(II) og fortsetter med oksidasjon av jern(II) til jern(III). Rust inneholder jern(III)forbindelser. Med en rustindikator kan vi observere begynnelsen på korrosjonen. Rustindikatoren inneholder en løsning av rødt blodlutsalt, K3[Fe(CN)6], som med jern(II)ioner danner et sterkt blåfarget stoff:

 

K3[Fe(CN)6](aq) + Fe2+(aq) → KFe[Fe(CN)6](s) + 2K+(aq)
gulrødt                                      mørkeblått
 
Jo sterkere blåfargen er, desto større må konsentrasjonen av jern(II)ioner være.
Den reduksjonen som skjer når jern oksideres (korroderer), er som oftest reduksjonen av oksygengass løst i vann. Det dannes da hydroksidioner. Rustindikatoren inneholder indikatoren fenolftalein, som er rød i basisk løsning. Rødfarge med rustindikatoren viser derfor hvor på metallet det er dannet hydroksidioner, og hvor det altså skjer en reduksjon.
 
Problemstilling
Hvilke faktorer påvirker korrosjonen av jern? 
 
 
 
UTSTYR
 
Fellesutstyr
·         rustindikator*
 
Utstyr for gruppen
·         rustindikator i dråpeflaske
·         1 jernplate (blank)
·         4 jerntråder, 5–6 cm
·         1 kobberplate
·         1 kobbertråd, 6 cm
·         1 kobbertråd, 5−6 cm
·         1 sinktråd, 5−6 cm (kan være galvanisert jerntråd)
·         smergelpapir
·         5 små skåler (plastveieskip)
 
* Oppskriften står på side 198.
 
SIKKERHET
 
·         ingen spesielle tiltak
 
 
Fremgangsmåte og observasjoner
 
1) Puss jernplaten og jerntrådene godt med smergelpapiret.
 
2, pkt 3 i 2008-utgaven) Legg jernplaten i en skål og sett av to dråper rustindikator midt oppå platen. La skålen stå helt i ro i minst fem minutter. Observer det som skjer i dråpen på jernplaten. Legg spesielt merke til hvor det dannes forskjellige farger. Lag en fargetegning av det du observerer på platen.
 
3, pkt 2 i 2008-utgaven) Fire jerntråder behandler du forskjellig:
    a) Bøy tråden som en «V» slik at den får skarpest mulig knekk.
    b)Tvinn en kobbertråd omtrent halvveis opp på jerntråden. Bøy de
       frie endene fra hverandre og klem dem slik at de kan legges flatt i
       bunnen av en skål.
     c) Tvinn en sinktråd på tilsvarende måte på jerntråden og med
         atskilte ender.
     d) Surr tråden tett rundt den ene enden av kobberplaten.
 
4) Fyll fire skåler med rustindikator og legg jerntrådene med «tilbehør» i hver sin skål. La skålene stå helt i roi noen minutter. Observer det som skjer i de forskjellige skålene, særlig hvor det danner seg farger. Lag fargetegninger.
 
5) Rist på de fire skålene med jerntråder og ordne dem etter hvor sterk blåfargen på løsningen nå blir. Noter resultatet.
 
 
Resultater og spørsmål
 
a) Presenter observasjonene dine på en oversiktlig måte.
b) Forklar fargene som oppstod i dråpen på jernplaten. Skriv halvreaksjonene for oksidasjonen og for reduksjonen som skjedde. Skriv også totalreaksjonen for redoksreaksjonen.
c) Skriv halvreaksjonen for det som skjedde i hver av de fire skålene med jerntråder. Skriv også totalreaksjonene for redoksreaksjonene.
d) I hvilken av skålene med jerntråd var reaksjonsfarten for korrosjonen størst? Hvordan vil du forklare forskjellene i reaksjonsfart?
e) Rustindikatoren inneholder natriumklorid. Hva tror du hensikten er med det?
 
 
Anvendelser og sammenhenger
f) Salting av veier får biler til å ruste fortere. Tilsvarende ruster jern raskere i saltvann enn i ferskvann. Hva kan forklaringen være?