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Mordor
Quark


Dabei seit: 02.07.2009
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Dein "Chemiewissen": Null Plan

Diffusion Auf diesen Beitrag antworten Zitatantwort auf diesen Beitrag erstellen Diesen Beitrag editieren/löschen Diesen Beitrag einem Moderator melden       Zum Anfang der Seite springen

Hallo,

vielleicht sind hier Leute unterwegs, die sich mit dem Thema Diffusion auskennen. Ich versuche es einfach mal:

Also grundlegend interessieren mich Diffusionsprozesse von Gasen durch eine Aluminiumoxidschicht (konkret Sauerstoff durch Aluoxid). Was micht konkret interessiert ist, ob Sauerstoff in einem Metall (bei Raumtemperatur) überhaupt löslich ist (also ob Diffusion überhaupt durch die Oxid Schicht bei Raumtemperatur ablaufen kann) und ob bei Raumtemperatur in einem Metall diffusionsprozesse ablaufen. Ich habe mal gelesen, dass Diffusionsprozesse in Metallen erst bei ca. 40% der Schmelztemperatur in Kelvin ablaufen, stimmt das?

Habe letztens gelesen, dass ein Metall in einer Pyramide (4000 Jahre alt) nur wenige Rostflecken angesetzt hat. Daher dürfte ja da bei Raumtemperatur (theoretisch) nicht viel passieren, oder?
20.07.2009 10:44 Mordor ist offline E-Mail an Mordor senden Beiträge von Mordor suchen Nehmen Sie Mordor in Ihre Freundesliste auf

Marc
Molekül


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Hallo Mordor,

was an Diffusionsprozessen von Gasen in Metallen abläuft,
hängt auch ganz stark vom Gas und vom Metall ab.

Für das Beispiel Sauerstoff in Aluminium ist es recht klar:
Der Sauerstoff reagiert sofort (auch bei raumtemperatur) mit
elementarem Aluminium, so dass sich Aluminiumoxid bildet.
Die gebildete Schutzschicht lässt dann keinen Sauerstoff mehr durch.

Hier ist Diffusion also kein Thema.


Jetzt habe ich leider nicht ganz verstanden was es mit dem Metall aus
der Pyramide auf sich hat...


Schöne Grüße
Marc
20.07.2009 11:41 Marc ist offline Beiträge von Marc suchen Nehmen Sie Marc in Ihre Freundesliste auf

Mordor
Quark


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Hallo,

vielen Dank für die Antwort.

OK die Pyramidengeschicht ist etwas dumm formuliert. Es ist ja eigentlich so dass jedes unedle Metall sofort mit Sauerstoff reagiert (an der Oberfläche). Eigentlich bildet ja sogar Eisen eine Oxidschicht aus (welche beim Zutritt von Wasser aber schnell aufgelöst wird). Aber wie man am Beispiel der Eisenfunde in Pyramiden sehen kann, sperrt die Schicht anscheinend dauerhaft, sonst müsste das Eisen ja nach 4000 Jahren bereits oxidiert sein (wenn durch Diffusion immer wieder sauerstoff nachgeliefert wird). Aber anscheinend kann Sauerstoff bei Raumtemperatur nicht in Metalle eindringen bzw. die Oxidschichten in Eisen, Aluminium, etc... nicht überwinden) habe ich das so richtig verstanden? (Die Pyramidengeschichte sollte eigentlich nur ein Beispiel darstellen, dass selbst nach solch großen Zeiträumen noch nichts passiert ist)Ich meine auch irgendwo mal gelesen zu haben , dass das Sauerstoffatom zu groß ist um bei Raumtemperatur durch ein Metall diffundieren zu können.

Die Verzunderung läuft dann nur bei Temperaturen oberhalb ca. 40% des Schmelzpunktes in Kelvin ab, richtig?

Dieser Beitrag wurde 3 mal editiert, zum letzten Mal von Mordor: 20.07.2009 13:29.

20.07.2009 12:36 Mordor ist offline E-Mail an Mordor senden Beiträge von Mordor suchen Nehmen Sie Mordor in Ihre Freundesliste auf

Marc
Molekül


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Dass sich eine dichte Eisenoxid-schicht bilden könnte wäre mir neu.
Beim Eisen und Sauerstoff ist es auch nicht so, dass sich die Oxidschicht
in Wasser löst, sondern abplatzt, weil der Raumbedarf vom Rost
zu groß ist. Beim Aluminiumoxid passt es zufälligerweise so, dass es
eine dichte Schicht gibt, die aber auch nicht abplatzt.

Korrosion ist ein ziemlich komplizierter Prozess. Es gehören mehr Dinge
dazu als das Metall und der Sauerstoff. Wenn es zum Beispiel keine
Feuchtigkeit gibt kann der Prozess möglicherweise nur extrem langsam
ablaufen. Und zwar so langsam, dass selbst 4000 Jahre eine zu kurze
Zeitspanne ist um ihn zu beobachten.

Ich habe übrigens noch nicht genau verstanden, warum es dir um die
Sauerstoffdiffusion in Metallen geht. Die Korrosionsprozesse, die wir
genannt haben laufen doch alle an der äußeren Oberfläche ab?

Schöne Grüße
Marc
20.07.2009 16:25 Marc ist offline Beiträge von Marc suchen Nehmen Sie Marc in Ihre Freundesliste auf

Mordor
Quark


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Achso, ich dachte bisher, dass sich auch an anderen unedlen Metallen spontan an Luft eine Oxidschicht bilden kann, die allerdings an Luft beständig ist. Nur durch Wasser würde die Eisenoxid schicht an Volumen zunehmen und abplatzen und dadurch neues Material freilegen.
Eigentlich interessiert mich die Diffusion, da Aluminiumoxid schicht langsam wachsen soll. Aber was ich noch nicht so ganz verstehe warum die Schicht angeblich wächst. Also entweder es gibt eine Sauerstoffdiffusion durch das Material (was aber doch aufgrund der niedrigen Temperaturen (Raumtemperatur) doch eigentlich nicht der Fall sein sollte, oder? ) Oder die Schicht platzt durch Beanspruchung doch ein wenig ab so dass immer wieder neue "Poren" oder Risse gebildet werden, die frisches Aluminium freilegen.

Ps.: Zu der Eisenoxidgeschichte, das habe ich schön öfter gelesen. Hier habe ich ein konkretes Beispiel:

Zitat:
An trockener Luft ist Eisen beständig, da sich eine Oxidschicht bildet, die das darunter liegende Eisen schützt. An feuchter Luft und vor allem in Sauerstoff- und Kohlenstoffdioxidhaltigem Wasser oxidiert es leicht unter Bildung von Rost (Eisenoxid).

Quelle:
http://www.thomasmusolf.de/fuer_schueler...e%208/Eisen.pdf

Ähnlich hier im Absatz "Eigenschaften"
http://www.uniterra.de/rutherford/ele026.htm

Dieser Beitrag wurde 2 mal editiert, zum letzten Mal von Mordor: 20.07.2009 17:44.

20.07.2009 17:29 Mordor ist offline E-Mail an Mordor senden Beiträge von Mordor suchen Nehmen Sie Mordor in Ihre Freundesliste auf

Marc
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OK,

dass es eine dünne Eisenoxidschicht geben soll, wusste ich nicht.
Aber die Schicht kann nur wachsen, wenn der Sauerstoff durch die
Oxidschicht diffundiert (muss ja irgendwie zum Metall kommen).

Das bedeutet auch, dass die Schicht nicht wächst, wenn sie
dicht ist. Dann wäre ja auch irgendwann das Metall weg.

Nochmal zum Eisen und Aluminium:
Ich weiß, dass die Schicht beim ALuminium nicht abplatzt.
Beim Eisen habe ich gehört (und das sieht man auch an wegrostenden
Autos), dass die Schicht abplatzt und dadurch Risse fürs Weiterrosten
freigibt.

Vielleicht ist es ja so, dass die Schicht nur an trockener Luft dicht ist
und deshalb nicht weiterwächst und deshalb nicht abplatzt?

(Weiß ich leider - wie gesagt - jetzt auch nicht)
21.07.2009 08:48 Marc ist offline Beiträge von Marc suchen Nehmen Sie Marc in Ihre Freundesliste auf

Mordor
Quark


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Hallo,

ich habe da jetzt evtl. ne Theorie. Rost ist ja garkein Eisenoxid sondern ein Oxidhydrat (lt. Wikipedia)
Zitat:
Rost ist somit ein wasserhaltiges Oxid des Eisens, eine chemische Verbindung, die zu den Oxiden gehört und zusätzlich Wasser und Hydroxidionen enthält (Oxidhydrat).


Bei der suche nach Aluminium habe ich ähnliches gefunden



Dort sehe ich oben eine etwas poröse Schicht aus Oxidhydraten und darunter eine Oxidschicht. Durch das Wasser wird vllt. bei Eisen das Volumen zunehmen und abplatzen. Ähnliches wird dann wenn ich mir (als laie) das Bild von Aluminium ansehe dort auch passieren (Porenhaltige poröse Schicht) nur vllt. nicht so leicht und daher läuft die Geschichte langsamer.

Jetzt wäre die einzig logische Erklärung, dass Wasser (Bewitterung) die dichte Oxidschicht mit Wasser anreichert, diese dann (auch bei Alu) infolge Bewitterung an Volumen (bei alu eben weniger) zunimmt und dann doch einige wenige Kanäle aufreissen, welche Material freilegen. An trockener Luft (niedrige Luftfeuchte, kein Kondenswasser) muss diese Oxidschicht dann eigentlich 100% dicht sein.

Also dass Diffusion durch die Oxidschicht verantwortlich ist, ist ja eigentlich unwahrscheinlich. Denn dann würde man ja kein elementares Blei finden, da ja Blei den niedrigsten Schmelzpunkt hat, daher müsste (wenn denn diffusion ablaufen würde) hier die Diffusion am schnellsten ablaufen.
21.07.2009 09:45 Mordor ist offline E-Mail an Mordor senden Beiträge von Mordor suchen Nehmen Sie Mordor in Ihre Freundesliste auf

Marc
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Das sieht ja alles ganz vernünftig aus...

Rost ist also ein Oxidhydrat, und das platzt ab.
Ob es das jetzt beim Aluminium auch gibt,...
OK, lässt sich so aus der Zeichnung entnehmen.
Allerdings ist da auch eine dichte Oxidschicht drunter.
Vielleicht bleibt die ja so (also kein Abplatzen).

Aber zum Blei: Das von dir geschriebene stimmt so nicht.
Es kommt jetzt noch die chemische Natur des Metalls ins Spiel.
Blei ist relativ edel (kannst ja mal nach "Standardpotential" googeln).

Das bedeutet, dass Blei von der Chemie her nicht mit Sauerstoff
reagiert und somit an der Luft auch kein Oxid bilden sollte.

Dieser Beitrag wurde 1 mal editiert, zum letzten Mal von Marc: 21.07.2009 10:21.

21.07.2009 10:20 Marc ist offline Beiträge von Marc suchen Nehmen Sie Marc in Ihre Freundesliste auf

Mordor
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Echt? Ich dachte blei wäre unedel? Da muss ich nochmal nach der Spannungsreihe sehen.

Zitat:
An der Luft läuft es infolge einer Oxidation grau an. Dabei bilden sich Bleioxid (PbO) und Bleihydroxid Pb(OH)2


Zitat:
Fein verteiltes Blei entzündet sich an der Luft von selbst, es ist pyrophor


Quelle: http://www.seilnacht.com/Lexikon/82Blei.htm

Von da hab ich die information dass es unedel ist, aber gut es muss nicht immer alles stimmen, was im Netz so veröffentlicht wird rofl Erst neulich habe ich in Wikipedia im Artikel "gediegen" und "Aluminium" von natürlichen Aluminiumfunden gelesen (ob das wohl stimmen mag rolleyes )

Dieser Beitrag wurde 1 mal editiert, zum letzten Mal von Mordor: 21.07.2009 10:45.

21.07.2009 10:44 Mordor ist offline E-Mail an Mordor senden Beiträge von Mordor suchen Nehmen Sie Mordor in Ihre Freundesliste auf

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Oh ja,

da ist das Blei nun doch nicht so edel wie ich dachte
(Standardpotential leicht negativ).

Aber immerhin kommt es gediegen vor, was ich mir bei
Aluminium wirklich nicht vorstellen kann.


PS: Meine Lernkurve kommt mir recht steil vor in diesem Thread rofl
21.07.2009 12:06 Marc ist offline Beiträge von Marc suchen Nehmen Sie Marc in Ihre Freundesliste auf

Mordor
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Kann ich mir bei Alu eigentlich auch nicht vortstellen. Da sind ja im Boden etliche Salze und Substanzen die jede Metalloxidschicht auflösen ;-) Ausserdem ist ja im Boden fast immer Wasser... Alleine das Salz und die Säuren machen jedes Alu fertig....

Wobei, wenn der Wikiartikel stimmen sollte: :ueberleg:
Aber dann müsste man ja anderweitig schon davon gehört haben...
Vielleicht ist aber an den folgende Geschichten doch ein Fünkchen Wahrheit drann rolleyes

Zitat:
Hallo,
ich lese gerade in einer Abhandlung über das natürliche Vorkommen gediegener Elemente/Metalle. Darin ist auch die Rede von Aluminium und Silizium, anerkannt durch die International Mineralogy Association.
Stimmt das, wo/wie kommen diese Elemente in elementarer Form vor ?
Vielen Dank für eure Bemühungen bei der Beantwortung.
Udo Becker

http://www.wer-weiss-was.de/theme199/article4348848.html


Zitat:
Etwa 20 Elemente kommen gediegen vor, davon zehn in geologisch relevantem Umfang. Da gediegen vorkommende Elemente relativ leicht zugänglich sind, wurden sie bereits im antiken Bergbau gewonnen und verarbeitet.

Weitere Beispiele sind Antimon, Arsen, Blei, Eisen, Osmium, Platin, Quecksilber, Aluminium, Selen, Tellur und Bismut (Wismut).

http://de.wikipedia.org/wiki/Gediegen

oder:

Zitat:
Es gibt einige wenige Fundorte für gediegenes Aluminium: In Russland (Ostsibirien, Ural), in der Volksrepublik China (Guangdong, Guizhou und Tibet), in Aserbaidschan und in Genua (Italien). Auch auf dem Mond ist gediegenes Aluminium gefunden worden.[5]

http://de.wikipedia.org/wiki/Aluminium#A..._und_Organismen
21.07.2009 13:01 Mordor ist offline E-Mail an Mordor senden Beiträge von Mordor suchen Nehmen Sie Mordor in Ihre Freundesliste auf

Marc
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Hallo Mordor,

ich habe mal den Holleman-Wiberg rausgeholt und nach seiner Meinung gefragt:

Eisen: Das mit der Oxidschicht scheint zu stimmen. Die ist dicht solange kein
Wasser (und CO2!) dazukommt und sich ein Oxidhydrat bildet.

Zitat:
An trockener Luft und in luft- und kohlendioxidfreiem Wasser sowie auch in Laugen verändert sich kompaktes Eisen nicht. Diese Beständigkeit rührt wie im Falle etwa des Aluminiums oder Chroms von der Anwesenheit einer zusammenhängenden Oxid-Schutzhaut her. (...) An feuchter, kohlendioxidhaltiger Luft oder in kohlendioxid- und lufthaltigem Wasser wird Eisen unter Bildung von Eisen(III)-oxid-Hydrat FeO(OH) angegriffen, indem sich zunächst Eisencarbonate bilden, die dann der Hydrolyse unterliegen.

Es steht sogar geschrieben, dass man durchaus konzentreirte Schwefelsäure
in Eisengefäßen transportieren kann.

Aluminium: Hier behauptet der Howi, dass es nicht gediegen vorkommt:
Zitat:
Aluminium, das weitestverbreitete unter allen Metallen und dritthäufigste aller Elemente kommt in der Natur wegen seiner großen Sauerstoffaffinität nicht gediegen, sondern in Form oxidischer Verbindungen vor.


Blei: OK, das scheint dann doch nicht so edel zu sein. Aber es kommt
immerhin gediegen vor:
Zitat:
Wie Zinn kommt Blei gediegen nur selten vor.


Das ganze beantwortet zwar nicht erschöpfend die eigentliche Fragestellung,
aber das Beispiel mit dem Eisen hat (zumindest) mir gezeigt, dass es dann doch
komplizierter als erwartet ist... Wahrscheinlich hat das Metallteil in der
Pyramide so lange gehalten weil es weder Wasser noch Kohlendioxid
ausgesetzt war.

Schöne Grüße
Marc
21.07.2009 19:32 Marc ist offline Beiträge von Marc suchen Nehmen Sie Marc in Ihre Freundesliste auf

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Hallo,

ja genau so habe ich das mit der Oxid schicht auch verstanden. Ich meine auch mal auf einer Seite die sich speziell mit der Erhaltung von Kulturgut (speziell Museumsgegenstände) gelesen zu haben, dass man Metalle unbegrenzt aufbewahren kann solange sich keine Feuchte (Feuchtigkeitsfilm) bilden kann. Vorsichtshalber arbeiten die mit 50 % Luftfeuchte. Also trocken lagern dann dürfte nix passieren zwinker

Ahhh ja genau, da hab ich das gelesen:

Zitat:
Metalle: Allen Metallen ist gemeinsam, dass sie unbegrenzt trocken gelagert werden können. Die zulässigen Obergrenzen sind für die einzelnen Metalle allerdings sehr verschieden. In Graphik 1 ist der Wert 45% rF herausgegriffen, weil die Bronzekrankheit sich erst oberhalb 46% entwickeln kann. Auch Eisen sollte unterhalb der kritischen rF von etwa 50% gelagert werden, damit sich nicht auf der Oberfläche adhärente Feuchte bildet, die zur Oxydation führt (Götz 1996). Zerklüftete Metalloberflächen (geätzt, korrodiert...) sind stärker gefährdet als glatte, polierte Oberflächen, da sich aufgrund von Kapillarkondensation schon bei niedrigerer Luftfeuchtigkeit ein Wasserfilm bildet als bei polierten Metalloberflächen (Elovitz 1999). Bodenfunde aus Eisen, die evtl. Chloride enthalten können, müssen noch deutlich trockener gehalten werden.

http://www.cwaller.de/deutsch.htm?teil1.htm~information

Ich denke, dass da mit dem Aluminium evtl. irgendwie Informationen durcheinander gekommen sind und irgendwann das Gerücht aufgetaucht ist... Vielleicht wurden auch nur Spuren gefunden, aber ich kann mir ebenfalls nicht vorstellen, dass das im Salz / Säure etc... haltigen Boden lange überlebt ;-)

Also schließe ich daraus, dass ich Metalle trocken lagern muss um sie zu konservieren, dann sollte da auch nix großartig passieren ;-)
21.07.2009 20:00 Mordor ist offline E-Mail an Mordor senden Beiträge von Mordor suchen Nehmen Sie Mordor in Ihre Freundesliste auf

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