Biologie und Chemie für Schülerinnen und Schüler am Gymnasium

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Elektrochemische Reaktionen...

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Stahlträger stützen die Fragmente einer alten, hässlichen Fassade

5. Aktiver Korrosionsschutz

Unterirdische Tanks und Rohrleitungen werden oft dadurch geschützt, dass das zu schützende Metall (Stahl) mit einem unedlen Metall leitend verbunden wird. Dabei wird die Rohrleitung unterirdisch in Abständen von einigen Metern zum Beispiel mit einem Magnesiumblock verbunden. Es bildet sich ein Lokalelement aus. Die Feuchtigkeit des Bodens bildet dabei den Elektrolyten.

Magnesium hat einen höheren Lösungsdruck als Eisen, ist ein unedleres Metall als Eisen.

Magnesium oxidiert und gibt Elektronen ab.

Anodische Oxidation (Elektronenabgabe):
Mg → Mg2+ + 2e-

Magnesium-Atome reagieren zu Magnesium-Ionen und Elektronen.

Die Elektronen wandern zum Eisenrohr. An der Oberfläche des Eisenrohres werden die Wasserstoff-Ionen aus der Bodenfeuchtigkeit entladen.

Katodische Reduktion (Elektronenaufnahme):
Im sauerstoffhaltigen Wasser am Rand der Wasserinsel reagieren die Elektronen mit Sauerstoff und Wasser:
2H+ + 2e- → H2

Wasserstoff-Ionen reagieren mit Elektronen zu molekularem Wasserstoff. Der Wasserstoff entweicht in die Atmosphäre.

Nach und nach löst sich die Anode, der Magnesiumblock auf. Die Anode „opfert“ sich. Man spricht von einer Opferanode. Das Eisenrohr bleibt unversehrt.

Außerdem ist es möglich, um unterirdisch gelegte Eisentanks vor Korrosion zu schützen, an den Tank eine schwache Spannung anzulegen. Dabei wird der Minuspol an den Tank angelegt und der Pluspol an zum Beispiel Eisenschrott, der in der Nähe des Tanks vergraben ist. Dieser Schrott zersetzt sich mit der Zeit. Der Eisentank wird geschützt.