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Langsame Oxidation: Rosten

Brücken, Schiffe und Handwärmer: langsame Oxidation im Alltag.

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Der Handwärmer

AFB I–II

In einem Handwärmer-Beutel stecken Eisenpulver, etwas Salz, Wasser und Aktivkohle. Öffnet man die luftdichte Verpackung, wird der Beutel für mehrere Stunden warm.

  1. Nenne die Reaktion, die im Handwärmer abläuft, und ihr Produkt.
  2. Erkläre, warum der Handwärmer erst nach dem Öffnen der Verpackung warm wird.
  3. Begründe, warum Eisenpulver und Salz verwendet werden.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Welches Metall ist enthalten? Was kommt beim Öffnen hinzu?
Hinweis zu Aufgabe b)
Welche zwei Stoffe braucht Eisen zum Rosten — welcher fehlt in der Packung?
Hinweis zu Aufgabe c)
Oberfläche und Salzwasser …

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Langsame Oxidation (Rosten) von Eisen; es entsteht Rost bzw. Eisenoxid.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

In der luftdichten Verpackung fehlt Sauerstoff. Erst nach dem Öffnen gelangt Luft an das feuchte Eisen, die exotherme Oxidation beginnt und gibt Wärme ab.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Pulver hat eine große Oberfläche, Salz beschleunigt das Rosten — so läuft die Oxidation schnell genug ab, um spürbar Wärme zu liefern.

2

Rostschutz an der Brücke

AFB II–III

Eine Stadt muss eine Stahlbrücke über einen Fluss neu schützen. Angebot 1: alle vier Jahre neu streichen. Angebot 2: einmalig feuerverzinken und zusätzlich lackieren (Duplex-System), teurer in der Anschaffung.

  1. Beschreibe, wie ein Lack und eine Zinkschicht das Eisen jeweils schützen.
  2. Erläutere, warum schon kleine Kratzer im Lack gefährlich sind.
  3. Beurteile, welches Angebot für eine Brücke über einen Fluss sinnvoller ist.

Hinweise

Hinweis zu Aufgabe a)
Was halten beide vom Eisen fern?
Hinweis zu Aufgabe b)
Was passiert am freiliegenden Eisen?
Hinweis zu Aufgabe c)
Denke an Feuchtigkeit, Streusalz und Wartungskosten über viele Jahre.

Erwartungshorizont

Erwartungshorizont zu Aufgabe a)

Beide Schichten decken das Eisen ab und halten Wasser und Sauerstoff fern. Zink bildet zusätzlich eine eigene, schützende Oxidschicht.

Erwartungshorizont zu Aufgabe b)

Am Kratzer gelangen Wasser und Luft an das Eisen, es beginnt zu rosten. Rost ist porös, schiebt sich unter den Lack und hebt ihn ab — die Schadstelle wächst.

Erwartungshorizont zu Aufgabe c)

Über dem Fluss ist die Luft feucht, im Winter kommt Streusalz hinzu. Das Duplex-System schützt doppelt und hält Jahrzehnte; häufiges Streichen verursacht über die Jahre hohe Kosten und Sperrungen. Trotz höherer Anschaffung ist Angebot 2 langfristig sinnvoller.