[scheikunde] Corrosie: Redoxreacties

[ChemGirll]

Als eerst hebben we een experiment gedaan met ijzer en zink in verschillende media, de opdracht was dat we onze "visuele" waarnemingen in chemische reacties om moesten zetten:

1. ijzer in demiwater

Waarneming: Veel zwarte roest op de spijker, op de bodem wat gele vloeistof

2Fe²⁺ + 4e ------> 2Fe

O₂ + 4H⁺ + 4e ------> 2H₂O

_________________________________________________________

2Fe²⁺ + 2H₂O ------> 2Fe + O₂ + 4H⁺

Verloopt alleen spontaan van rechts naar links dus:

2Fe + O₂ + 4H⁺ ------> 2Fe²⁺ + 2H₂O

Daarna oxideert ijzer 2+ nog verder naar ijzer 3+ :

4Fe³⁺ + 4e ------> 4Fe²⁺

4e + 4H⁺ + O₂ ------> 2H₂O

_________________________________________________________

4Fe³⁺ + 2H₂O -----> 4Fe²⁺ + 4H⁺ + O₂

Verloopt alleen spontaan van rechts naar links dus:

4Fe²⁺ + 4H⁺ + O₂ ----->4Fe³⁺ + 2H₂O

Hierbij ontstaat roest: Fe2O3 of moet er juist Fe3O4 ontstaan??

Want zwarte roest neem je waar bij Fe3O4 volgens mij, en oranje/bruin bij Fe2O3.

En weet iemand hoe de gele vloeistof op de bodem ontstaat ?

Dan 2: ijzer in Zeewater

Waarneming: Geen roest, op de bodem gele vloeistof

Ik had hierbij geen idee wat de reactievergelijking was.

Ik dacht eerst dat deze hetzelfde moest zijn als hierboven, maar dat alle stoffen in zeewater (vooral NaCl) ervoor zouden moeten zorgen dat er snellere elektronenoverdracht plaatsvindt zodat het roestproces sneller gaat.

3: ijzer in NaCl (3%)

Waarneming: Klein beetje zwarte roest op de spijker, op de bodem gele vloeistof

Ook hierbij het zelfde als in demiwater, alleen volgens mijn docent zouden Na⁺ en Cl^- weer voor een snellere elektronenoverdracht moeten zorgen waardoor het roestproces sneller gaat, alleen er ontstond veel minder roest dan bij gewoon demiwater.

4: ijzer in HCl (0,1M)

Waarneming: Enkele hele kleine luchtbelletjes

2H⁺ + 2e -----> H₂

Fe²⁺ + 2e ------> Fe

_____________________________________________

2H⁺ + Fe ------> H₂ + Fe²⁺

5: ijzer in KClO₃ (0,5M)

Waarneming: Spijker volledig zwart, vloeistof volledig oranje

ClO3^- + 6H⁺ + 6e -----> Cl^- + 3H₂O

3Fe²⁺ + 6e ------> 3Fe

___________________________________________________________

ClO3^- + 6H⁺ + 3Fe -----> Cl^- + 3H₂O + 3Fe²⁺

Daarna gaat Fe2+ weer naar Fe3+, alleen weet ik niet zeker of er ipv Fe2O3 weer Fe3O4 moet ontstaan vanwege de zwarte roest, en ik weet ook niet waarom heel de vloeistof fel-oranje is gekleurd... Heeft dit er misschien mee te maken dat er veel Fe2O3 wordt gevormd? Of dat dit wordt omgezet naar Fe3O4?

Dan hetzelfde experiment maar dan met zink:

1. Zink in demiwater

Waarming: Niets

Zn²⁺ + 2e -----> Zn

O₂ + 4H⁺ + 4e ------> 2H₂O

_________________________________________________________

Zn²⁺ + 2H₂O -----> Zn + O₂ + 4H⁺

Deze reactie verloopt niet spontaan dus:

Zn + O₂ + 4H⁺ -----> Zn²⁺ + 2H₂O

Deze reactie zou spontaan plaats moeten vinden, alleen weet ik dat vast zink niet reageert met water, waarom gebeurt er dan wel iets volgens deze vergelijking?

2. Zink in zeewater

Waarneming: Niets

Ik denk dezelfde reactie als bij 1.

3. Zink in NaCl (3%)

Waarneming: Enkele kleine rondzwevende witte vlokjes

Ook hierbij denk ik dezelfde reactie als bij 1, alleen kan ik de witte vlokjes niet verklaren. Het lijkt erop dat er toch iets van het zink afbrokkelt dan.

4. Zink in HCl

Waarneming: Veel luchtbellen, vooral om/aan de zinkstaaf

Zn²⁺ + 2e -----> Zn

2H⁺ + 2e -----> H₂

__________________________________________________________

Zn²⁺ + H₂ -----> Zn + 2H⁺

Verloopt niet spontaan dus:

Zn + 2H⁺ -----> Zn²⁺ + H₂

5. Zink in KClO3 (0,5%)

Waarneming: Grijs/zwarte aanslag op de zinkstaaf

ClO3^- + 6H⁺ + 6e -----> Cl^- + 3H₂O

3Zn²⁺ + 6e ------> 3Zn

__________________________________________________________________

ClO3^- + 6H⁺ + 3Zn -----> Cl^- + 3H₂O + 3Zn²⁺

Ik heb alleen geen idee hoe die grijs/zwarte aanslag ontstaat.

Dan als laatste hebben we zink en ijzer bij elkaar gedaan in demiwater,

en later het medium vervangen door NaCl (3%). En ook nog ijzer en koper bij elkaar op dezelfde manier.

De reacties hierbij zijn volgens mij als volgt:

Fe²⁺ + 2e -----> Fe

Zn²⁺ + 2e ------> Zn

_______________________________________

Fe²⁺ + Zn -------> Fe + Zn²⁺

Dit roest niet, telkens als ijzer wil gaan roesten wordt Fe2+ terug omgezet naar Fe door het zink. Het zink offert zichzelf als het ware op. Het rare was alleen dat er in het gewicht van het ijzer en zinkstaafje niets verandert was, terwijl het zink toch lichter zou moeten zijn (het heeft wel maar een uur gestaan, in een bekerglas)

En dan nog

Cu²⁺ + 2e ----> Cu

Fe²⁺ + 2e -----> Fe

_________________________________--

Cu²⁺ + Fe ------> Cu + Fe²⁺

Na deze reactie gaat Fe2+ denk ik naar Fe3+ want de spijker had een geel/bruine aanslag, en de vloeistof was zeer licht geel, van het koper leek een stukje afgebrokkeld te zijn, maar misschien dat dit ook al voor het experiment zo was.

Kan iemand misschien de redoxreacties nakijken, want volgens mij zitten er een paar tussen die niet kloppen, en vooral dat met NaCl en zeewater snap ik niet.

Alvast bedankt .

[hzeil]

Het is de gewoonte om links van de pijl (naar rechts) de atomen, moleculen of ionen te plaatsen die bij de reaktie verdwijnen en rechts van de pijl de stoffen die bij de reaktie ontstaan. Probeer dat eerst eens in orde te maken.

De kleuren van de gehydrateerde Fe(III) oxyden kunnen varieren van geel tot bruin en rood.

[Jor_CF]

Je hebt nu 3 keer bij een reactie zuur betrokken terwijl dat, tenminste zo vermeldt je het, niet aanwezig is.

De reactie waarbij ijzer in demi-water wordt gelegd verloopt anders. Waar haal jij het zuur vandaan?

De reactie van ijzer met kaliumchloraat verloopt anders. Waar haal jij het zuur vandaan?

De reactie van zink met water vindt niet plaats . Het reageert wel met zuur , maar dat is er niet.

De reactie van zink met chloraat. Nogmaals waar haal jij dat zuur vandaan?

In zeewater krijg je minder tot geen roest op ijzer, door de relatief hoge concentratie van chloride-ionen. Deze vormen met ijzer een chloro-complex, wat erg stabiel is.

De oxidatie van ijzer verloopt als volgt.

2 Fe (s) + 3 O₂ --> 2 Fe₂O₃ (s)

Er is natuurlijk ook vorming van Fe₃O₄. Ik weet niet in hoeverre mate roest in water gehydrateerd is (FeO(OH) of Fe(OH)₃??)

Dit vind plaats in demi-water. In zeewater is een vrij hoge concentratie chloride-ionen:

Fe₂O₃ + 4 Cl^- (aq) <--> FeCl₄^- (aq)

Dit complex-ion is geel , en in hoge concentraties oranje/bruin.

[ChemGirll]

Ok, ik heb in ieder geval een maitltje gekregen van iemand dat ik overal de verkeerde vergelijking voor H2O heb gepakt ... dus vandaar het zuur dat er helemaal niet is.

Bij demiwater, NaCl en zeewater moet de halfreactie van water worden:

O₂ + H₂O + 2e ----> 4OH^-

Ok, dat van zeewater is iets duidelijker, maar waar gaan de zuurstofatomen naartoe? En waarom is dat bij NaCl niet zo?? (misschien omdat het naar 3% is)

hzeil:

Bedoel je trouwens dat ik geen redoxreacties maar neerslagreacties op moet schrijven?

[hzeil]

Chemgirl, ik denk dat je algebraische experimenten met de reaktievergelijkingen het niet duidelijker maken voor jezelf en voor anderen. Ik denk dat corrosie nu nog te moeilijk voor je is. Je moet eerst een achterstand inhalen.

Waarom ga je niet eerst eens trainen met het opschrijven van reaktievergelijkingen. Samen met een oudere, meer ervaren student die wel weet hoe het moet. Je kunt zo veel aan elkaar hebben, als er geen leraar beschikbaar is.

[ChemGirll]

Nou reactievergelijkingen zelf ben ik heel goed in hoor, maar ik snap de redoxprocessen gewoon niet zo, en aangezien corrosie alleen maar met redoxreacties te maken heeft ...

In ieder geval ik ben naar mijn docent geweest en deze heeft de reactievergelijkingen met me besproken. Ik heb in ieder geval veel gehad aan dat FeCl4- complex (bedankt Jor!) , dit was van toepassing op 6 reactievergelijkingen.

Dus deze zes had ik in ieder geval al goed!