Wie Kupferchlorid die Säure-Korrosion von Aluminium katalysiert

Experimente:
Modellversuche zur katalysierten Säurekorrosion
Versuch: Chlorid-Ionen katalysieren die Korrosion von Aluminium


Der Kontakt zwischen edleren und unedleren Metallen führt zur Bildung von Lokalelementen als Grundlage für katalysierte Korrosionsprozesse. Beispiele sind Zink und Kupfer sowie Magnesium und Eisen.

Das Zink/Kupfer-Element lässt sich leicht herstellen, indem man zu Zinkmetall Kupfersulfatlösung gibt (-> Versuch). Dann schlägt sich rasch Kupfer nieder; der Kontakt ist hergestellt, die katalysierte Korrosion kann beginnen.

Anders beim Aluminium (-> Versuch): Hier passiert zunächst nichts. Es scheidet sich gar kein Kupfer ab! Das liegt an der Passivierungsschicht, also dem starken Belag von Aluminiumoxid, der das Aluminium scheinbar edler macht gegenüber dem Kupfer, so dass die Redoxreaktion lange Zeit ausbleibt und sich erst nach ein bis zwei Stunden bemerkbar macht.
Wenn man aber statt Kupfer(II)-sulfat etwas Kupfer(II)-chlorid zugibt, beobachtet man ein rasches Einsetzen der Reaktion: Zunächst bilden sich unter Hitzeentwicklung Kupferabscheidungen; dann beginnt rasch eine starke Entwicklung von Wasserstoff.

Die Chlorid-Ionen spielen hierbei offensichtlich die Rolle des reaktionsbeschleunigenden Katalysators. Genaugenommen betrifft ihre katalytische Wirkung aber nicht die Säure-Korrosion des Aluminiums durch die Protonen des Wassers, sondern die Vorbereitungsreaktion dazu, nämlich das Entstehen des Lokalelements. Denn Chlorid-Ionen katalysieren die Abscheidung von Kupfer aus seinem Salz auf Aluminium. Sie vermögen offenbar das Kristallgitter des Aluminiumoxids zu durchdringen und starten so die Redoxreaktion:

3 Cu2+ + 2 Al ———> 3 Cu + 2 Al3+

Nun erweist sich auch Wasser als eine so starke Säure, dass es Aluminium unter Wasserstoffbildung zersetzt. Man kann auch sagen: Selbst bei der geringen Protonenkonzentration des Wassers ist das Oxidationspotential der Protonen so hoch, dass sie das nun unedler gewordene Aluminium (allerdings unter katalytischer Wirkung durch das nunmehr abgeschiedene Kupfer) zersetzen können.

Wir haben es somit bei der durch Kupfer(II)-chlorid eingeleiteten Säurekorrosion des Aluminiums mit einer doppelten Katalyse zu tun.


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Letzte Überarbeitung: 04. Januar 2005, Dagmar Wiechoczek