Wat is roest en corrosie?

Corrosie (= aantasting van metalen door oxidatie) is een elektrochemisch proces dat een grote economische impact heeft. Eén-vijfde van al het ijzer en staal dat wereldwijd wordt geproduceerd is nodig om verroest metaal te vervangen. Met de term roest wordt over het algemeen hetzelfde bedoeld als corrosie. Eigenlijk slaat roesten alleen maar op de corrosie van ijzer.

Roestende autowrakken.

Het roesten van ijzer

Wat gebeurt er met het oppervlak van een ijzeren plaat als daar een druppel water op valt?

Stap 1
Aan het ijzeroppervlak stelt zich een evenwicht in. De ijzer(II) ionen lossen op in het water. De elektronen kunnen worden doorgegeven door het oppervlak van de ijzeren plaat, op dezelfde wijze als dat ze door een draad in een elektrochemische cel zouden gaan.
Stap 2
De waterdruppel bevat ook zuurstofmoleculen uit de lucht. Deze kunnen reageren met de elektronen die zijn vrijgekomen uit de halfreactie van ijzer (zie stap 1). Bij deze reactie ontstaan hydroxide-ionen.
Stap 3
De waterdruppel bevat nu ijzer(II) ionen en hydroxide ionen. Deze vormen een neerslag van ijzer(II)hydroxide. Onder invloed van water en zuurstof kan het ijzer(II)hydroxide verder worden geoxideerd tot roest (= ijzer(III)oxide).

Corrosiepreventie

Er zijn verschillende mogelijkheden om de corrosie van metalen tegen te gaan:

1. Aanbrengen van een beschermende laag over het metaal.

a. Natuurlijke bescherming van het oxide. Aluminiummetaal bijvoorbeeld reageert zeer snel met de zuurstof uit de lucht. Dit zorgt ervoor dat het gehele aluminium aan de buitenkant is bedekt met een laagje aluminiumoxide. Verder contact van de binnenkant van een stukje aluminium met zuurstof is dan uitgesloten. Het metaal zal niet verder worden aangetast. Dit proces is mogelijk bij bijvoorbeeld Zn en Al omdat die oxides een afsluitend oxidelaagje vormen. IJzer vormt een korrelige, niet afsluitende oxidelaag, en kan niet op deze wijze worden beschermd.
b. Een laagje van een ander metaal. Processen als verzinken en verchromen brengen op bijvoorbeeld ijzer een dun laagje Zn of Cr aan.
c. Een laagje van een ander materiaal. Een voorbeeld is verf (lak in de autoindustrie).

Het aanbrengen van een beschermende laag over een metaal helpt om corrosie tegen te gaan.

2. Maken van een roestvrije legering.

Door ijzer met chroom en nikkel te mengen ontstaat een nieuwe legering: roestvrij staal.

3. Geleidend contact met een onedeler metaal.

Onder normaal gebruik zal de ijzeren wand van een schip beetje bij beetje oplossen in zeewater. Door gebruik te maken van een blok onedeler metaal zal in plaats van het ijzer eerst het onedeler metaal worden aangetast. Zo'n blok onedeler metaal wordt ook wel een opofferingsmetaal genoemd.

Voorbeelden van het gebruik van opofferingsmetalen.
(links) Romp en roer van een schip waaraan zinkplaten zijn bevestigd als opofferingsmetaal.
(rechts) Ondergrondse ijzeren pijpleiding verbonden aan blokken magnesium als opofferingsmetaal.