Hvordan kan vi hindre at materialer korroderer?

I denne øvelsen skal elevene utforske ved hvilke forhold en jernspiker ruster mer eller mindre.

propell rust

Oppdrag. Gi elevene dette oppdraget: En båtpropell av stål skal utrustes med en offeranode, som er et metall som beskytter propellen mot rust. Du har to ulike typer metaller å velge i mellom: magnesium og kobber. Hvilket metall skal du velge?

Spør elevene: Hvorfor ruster et bilskrog? Et bilskrog lages ofte av stål, og i kontakt med vann og salt vil det korrodere. For at bilskrogene ikke skal ruste så raskt dekkes de med et lag med sink før de lakkeres. Sink er et uedelt metall og gir lett fra seg elektroner. Hvis det blir skade i lakken, «ofrer» sinken seg og ruster i stedet for stålet.

Forsøk. Si: I dette forsøket skal dere finne ut om det er andre typer metall som kan fungere som offeranode for propellen som er laget av stål. Vi bruker en stålspiker som skal være en modell for propellen, og ulike metaller som skal surres rundt spikeren for å se om dette beskytter stålet i spikeren.

Del inn i grupper på 2–4 elever. Be hver gruppe om å lage en hypotese med begrunnelse. Si: Lag en hypotese som svarer på spørsmålet: I hvilken rekkefølge vil spikrene ruste?

Del ut til hver gruppe tre jern-/stålspikre, tre reagensglass, magnesiumbånd, kobbertråd og et stativ.

Be elevene følge denne instruksjonen:

Klipp av en bit magnesiumbånd og tvinn rundt den ene spikeren.
Klipp av en kobbertråd og bøy den rundt den andre spikeren.
Legg de tre spikerne (én spiker har ingenting rundt seg) ned i hvert sitt reagensglass, og fyll på vann slik at spikrene dekkes.

Spiker med kobbertråd og spiker med magnesiumbånd. Spiker med kobbertråd og spiker med magnesiumbånd.

Spikrene må stå noen dager. Be elevene observere hver dag og dokumentere med å ta bilder. Be elevene lande på hvilket metall de vil velge for å lage båtpropellen.

Etter at forsøket er ferdig gjennomført, oppsummerer dere resultatene fra alle gruppene i klassen. Be elevene skrive en rapport fra forsøket som har med bildene de har tatt underveis.

Ha en faglig oppsummering i klassen: For å unngå at et metall ruster, kan det kobles sammen med et metall som er mindre edelt, en offeranode. Da vil det minst edle metallet «ofre seg», og offeranoden ruster før det andre metallet. Offeranoden må derfor byttes ut med jevne mellomrom. Når du velger type offeranode, må du derfor velge et metall som er mindre edelt enn metallet i selve propellen. Metallene som lett gir fra seg elektroner (oksideres) er de uedle metallene, og metallene som holder seg best i metallform kalles edle metaller. Spenningsrekka viser metallenes edelhet i stigende rekkefølge. Les mer.

Forslag til utvidelse av forsøket: Er det forskjell på hvilken type offeranode du skal velge om propellen skal gå i ferskvann eller saltvann?

Resultat etter tre dager. Resultat etter tre dager.

Faglig forklaring

Når jern/stål ruster, dannes det jernoksid som løser seg opp i vann fordi det er så porøst. På denne måten tæres jernet opp i korrosjonsprosessen. For å unngå korrosjon på metaller benyttes ofte maling eller lakkering slik at oksygen og vann ikke kommer i kontakt med metallet. Maling og lakk slites også, så det er viktig at dette vedlikeholdes og ikke får riper.

En annen metode for å unngå korrosjon er bruk av offeranode, dette kalles ofte galvanisk korrosjon: Hvis to forskjellige metaller kobles sammen, vil det minst bestandige (minst edle) bli oksidert. Denne kunnskapen benyttes for å beskytte materialer, f.eks. spiker, skip eller annet som er utsatt for fukt og oksygen.

Ulike metaller korroderer på ulikt vis: Aluminium korroderer også, men da dannes det et belegg som er tett og som legger seg inntil metallet og hindrer/reduserer videre korrosjon.

Kommentarer/praktiske tips

Her har vi brukt kobber og magnesium, men prøv gjerne også andre metaller som er tilgjengelige, for eksempel sink eller aluminium (aluminiumsfolie).

Grunnleggende ferdigheter

Gruppearbeidet gir trening i muntlige ferdigheter. I samtalene må elevene formulere og formidle fagstoff, lytte til hverandres innspill og sammen resonnere seg fram til hvilke hypoteser som kan være fornuftige og hvordan hypotesene kan testes.

Vurdering

Veiled gruppene mens elevene diskuterer hypotesene sine med begrunnelser.

Elevene skal skrive en rapport til forsøket. Mange elever synes det er vanskelig å skrive rapport, så det er viktig at du også gir en muntlig eller skriftlig vurdering av rapporten, slik at elevene vet hvordan de kan forbedre seg i rapportskriving.

Materialer og utstyr

reagensglass
jern/stålspiker (ikke galvanisert)
to metalltråder der den ene er av et metall som er mer edelt enn jern (for eksempel kobber) og den andre av et metall som er mindre edelt enn jern (for eksempel magnesium)