Beim gewöhnlichen Rosten reagiert Eisen mit Sauerstoff in Gegenwart von Wasser. Aus einem Teil des Metalls entstehen neue, eisenhaltige Verbindungen: Rost. Feuchte Luft kann dafür schon reichen. Die oft lockere Rostschicht schützt das übrige Eisen schlecht, sodass die Reaktion weitergehen kann.
Rostige Stellen findest du etwa an ungeschützten Nägeln oder Gartenzäunen. Wir schauen auf die Stoffe, die dabei mitmachen, und darauf, wie eine Schutzschicht hilft.
Wasser und Sauerstoff machen mit
Bei Zimmertemperatur braucht das gewöhnliche Rosten sowohl Wasser als auch Sauerstoff. Ein dünner Feuchtigkeitsfilm auf dem Eisen genügt. Sauerstoff aus der Luft kann sich darin lösen.
An verschiedenen Stellen der Oberfläche laufen zusammengehörige chemische Reaktionen ab. Eisen gibt dabei Elektronen ab. In mehreren Schritten entstehen neue Verbindungen mit Eisen und Sauerstoff, an denen auch Wasser beteiligt ist.
Rost ist ein neues Material
Der orangebraune Belag ist kein Schmutz, der nur von außen aufliegt. Ein Teil des Eisens ist chemisch verändert. Gewöhnlicher Rost enthält wasserhaltige Eisenoxide; seine genaue Zusammensetzung kann variieren.
Die Rostschicht ist häufig porös und kann abblättern. Durch Lücken erreichen Wasser und Sauerstoff weiteres Metall. Deshalb stoppt eine sichtbare Rostschicht das Rosten meist nicht zuverlässig.
Auch gewöhnlicher Stahl kann rosten
Viele Nägel bestehen aus Stahl. Gewöhnlicher Kohlenstoffstahl enthält vor allem Eisen, dazu etwas Kohlenstoff und weitere Bestandteile. Auch sein Eisen kann rosten.
Rostfreier Stahl enthält dagegen genügend Chrom, um eine schützende Oberflächenschicht zu bilden. Er widersteht Korrosion viel besser. Ähnlich glänzende Gegenstände müssen deshalb beim gleichen Versuch nicht gleich reagieren.
Eine geschlossene Schicht hält Feuchtigkeit fern
Eine intakte Lackschicht trennt das Eisen von Wasser und Sauerstoff. Ein Kratzer durch die Schicht gibt eine Stelle frei, an der das Rosten beginnen kann.
Trocken lagern und geeignete Schutzschichten erhalten hilft, Eisen zu schützen. Für unseren Vergleich verwenden wir unbeschichteten gewöhnlichen Stahl: Eine unbekannte Beschichtung könnte das Ergebnis verdecken.
Trocken oder feucht: Was verändert sich?
- Eine erwachsene Person legt zwei gleiche, neue, unbeschichtete Stahlnägel aus derselben Packung in zwei offene Kunststoffschälchen. Keine verzinkten oder rostfreien Nägel verwenden und keine Beschichtung abschleifen. Unter jeden Nagel kommt ein gleich großes Stück weißes Küchenpapier. Beschrifte die Schalen außen mit „trocken“ und „feucht“.
- Lass das erste Papier trocken. Gib auf das zweite mit einem Teelöffel so viel Leitungswasser, dass es gleichmäßig feucht ist, aber keine Pfütze entsteht. Stelle beide Schalen nebeneinander bei Zimmertemperatur auf eine geschützte Unterlage. Eine erwachsene Person hält nur das zweite Papier mit wenigen Wassertropfen feucht.
- Beobachte von oben, ohne die Nägel anzufassen: zu Beginn und sieben Tage lang einmal täglich. Zeichne oder fotografiere orangebraune Stellen und notiere den Tag. Auch „keine sichtbare Änderung“ zählt. Die trockene Schale enthält weiterhin Luftfeuchtigkeit; der Vergleich misst daher weder völlige Wasserfreiheit noch die Menge des umgewandelten Eisens.
Nur zusammen mit einer erwachsenen Person durchführen. Sie übernimmt die spitzen Nägel und entsorgt sie am Ende sicher. Schalen fern von kleinen Kindern, Haustieren und Lebensmitteln aufstellen. Nichts erhitzen oder weitere Stoffe hinzufügen; weder Nägel noch Beläge anfassen, abschaben oder in den Mund nehmen. Wenn sich Schimmel zeigt, beendet die erwachsene Person den Versuch. Danach Hände waschen.
Zum Mitnehmen
Rosten ist eine chemische Veränderung von Eisen mit Wasser und Sauerstoff. Gewöhnlicher Rost ist meist keine dichte Schutzschicht. Intakte Beschichtungen können den Kontakt mit Feuchtigkeit und Sauerstoff verhindern.
Was braucht Eisen für gewöhnliches Rosten bei Zimmertemperatur?
Quellen & Weiterlesen
Purdue University · Oxidation-Reduction Reactions: Corrosion ↗American Chemical Society · Coastal Chemistry: Oxide layers ↗OpenStax / Rice University · Chemistry 2e: Corrosion ↗Royal Society of Chemistry · Iron: Uses and properties ↗Unsere Texte erklären die Grundidee in eigenen Worten. Bilder und Modelle vereinfachen die Wirklichkeit; sie sind nicht maßstabsgetreu.
