Redoxreihe der Metalle

Durch die Kenntnis der Reaktivität von Metallen lassen sich Voraussagen über das Reduktionsvermögen der Metalle treffen.

Abschätzen von Redoxreaktionen

Kupferoxid kann durch Eisen oder Aluminium zu Kupfer reduziert werden. Umgekehrt lassen sich Eisenoxid und Aluminiumoxid nicht durch Kupfer zu den Metallen reduzieren. Der Grund für dieses unterschiedliche Verhalten liegt in dem verschieden starken Bestreben (der Affinität) der Metalle, mit Sauerstoff Verbindungen einzugehen. Deshalb werden diese Metalle als unedel bezeichnet. Unedle Metalle wie Magnesium und Eisen, aber auch Nichtmetalle wie Phosphor und Wasserstoff haben eine grosse Affinität zu Sauerstoff. Edle Metalle wie Gold, Silber und Kupfer haben nur eine geringe Affini­tät, mit Sauerstoff zu den jeweiligen Oxiden zu reagieren. Daher kommen nur Edelmetalle in der Natur gediegen, also in elementarer Form, vor. Werden die Metalle nach ihrer Stärke als Reduktionsmittel angeordnet, ergibt sich als Reihenfolge die Redoxreihe der Metalle.

Mithilfe der Redoxreihe der Metalle kann der Verlauf von Redoxreaktionen abge­schätzt werden: Das Oxid eines Metalls lässt sich von dem in der Redox­reihe jeweils rechts angeordneten unedleren Metall reduzieren. Die Erkenntnisse aus der Redoxreihe finden zum Beispiel beim Korrosionsschutz Anwendung.

Korrosion

In der Chemie bezeichnet Korrosion die chemische Reaktion oder eine elektrochemische Reaktion eines meist metallischen Werkstoffes mit Stoffen aus seiner Umgebung in einem Korrosionselement, wobei eine messbare Veränderung am Werkstoff eintritt, meist eine Änderung der Farbe sowie oft eine negative Veränderung der sonstigen Oberflächeneigenschaften. In bestimmten Fällen kommt es zu einer Massenzunahme am Metall.
Ein passiver Korrosionsschutz verhindert den Kontakt des zu schützenden Materials mit dem Korrosionsmedium durch Abschirmung, während bei einem aktiven Schutz die vollständige Trennung von Material und korrosivem Medium nicht erforderlich ist. Ein Beispiel für einen aktiven Schutz wäre die Opferanode:

Das zu schützende Metall (zum Beispiel Eisen) wird mit der Opferanode (zum Beispiel Zink) elektrisch leitend verbunden. Es entsteht ein Primärelement, bei dem das zu schützende Metall als Kathode und das unedlere Metall als Anode fungiert. Dabei fliessen Elektronen in Richtung des zu schützenden Metalls. Statt diesem gibt jetzt das unedlere Opferanoden-Metall seine Elektronen an den Sauerstoff ab, wird oxidiert und geht in Lösung. Das Wasser ist in diesem Lokalelement der Elektrolyt, der den Transport der geladenen Teilchen ermöglicht und so den Stromkreis schliesst. Die Opferanode wird mit der Zeit verbraucht und muss erneuert werden.