Sie haben wahrscheinlich schon einmal gesehen, wie alte Aluminiumverkleidungen mattgrau werden. Oder Sie haben weißes Pulver auf einer Aluminiumleiter bemerkt. Ihr erster Gedanke wäre vielleicht: „Ist das Rost?“
Folgendes hat mich zu Beginn meines Chemiestudiums verwirrt: Wir verwenden die Begriffe „rosten“ und „korrodieren“ so, als ob sie dasselbe bedeuten würden. Das tun sie aber nicht.
Die kurze Antwort? Aluminium kann nicht rosten. Aber es korrodiert definitiv.
Diese beiden Begriffe verwirren selbst kluge Köpfe. Schauen wir sie uns genauer an.
Rost ist Eisenoxid – genauer gesagt Fe₂O₃. Er bildet sich nur auf Eisen und Metallen, die Eisen enthalten, wie zum Beispiel Stahl.
Denken Sie an den rostigen Nagel in Ihrer Garage. Die rötlich-braunen Flocken, die Sie sehen? Das sind Eisenatome, die sich mit Sauerstoff und Wasser verbinden. Die chemische Reaktion sieht folgendermaßen aus: 4Fe + 3O₂ + 6H₂O → 4Fe(OH)₃.
Rost ist aus folgenden Gründen so zerstörerisch: Er ist schuppig und porös. Wasser und Sauerstoff dringen ständig ein und greifen das darunterliegende Metall an. Ein verrosteter Nagel sieht nicht nur unschön aus – er zerfällt buchstäblich.
Korrosion ist der Oberbegriff. Er bezeichnet jegliche Zersetzung von Metallen durch chemische Reaktionen mit ihrer Umgebung.
Rost ist nur eine Art von Korrosion – die, die Eisen betrifft. Kupfer verfärbt sich grün. Silber läuft schwarz an. Aluminium bildet eine weißgraue Schicht. Alles Korrosion, aber keine davon ist Rost.
Die entscheidende Erkenntnis ist: Rost ist immer Korrosion, aber nicht jede Korrosion ist Rost. Es ist wie mit Quadraten und Rechtecken – jedes Quadrat ist ein Rechteck, aber nicht jedes Rechteck ist ein Quadrat.
| Bedingungen | Was es bedeutet | Welche Metalle sind betroffen? |
|---|---|---|
| Korrosion | Jedes Metall, das durch chemische Reaktion abgebaut wird | Alle Metalle |
| Rest | Insbesondere Eisenoxidbildung | Nur Eisen und Stahl |
Nein. Aluminium kann nicht rosten. Punkt.
Rost benötigt Eisenatome. Aluminium enthält kein Eisen. Kein Eisen bedeutet kein Rost – das ist chemisch unmöglich.
Das ist nicht meine Meinung. Das sind grundlegende chemische Gesetze. Man könnte ein Stück reines Aluminium hundert Jahre lang unter Wasser lassen, und es würde nicht einen einzigen Rostfleck bilden.
Ich verstehe, warum viele Leute denken, dass Aluminium rostet. Wenn man diese matte, graue Schicht auf altem Aluminium sieht, wirkt das, als ob etwas nicht stimmt.
Doch diese graue Erscheinung ist kein Schaden, sondern ein Schutz. Das weiße oder graue Pulver auf gealtertem Aluminium ist Aluminiumoxid – und es funktioniert völlig anders als Rost.
Im allgemeinen Sprachgebrauch wird „Rost“ auch für jegliche Metallzersetzung verwendet. Wenn Ihr Nachbar sagt, seine Aluminium-Dachrinne „rostet“, meint er wahrscheinlich, dass sie korrodiert. Die Begriffe werden im alltäglichen Sprachgebrauch oft verwechselt.
Hier wird Aluminium interessant. Es reagiert schneller mit Sauerstoff als fast jedes andere Metall – aber diese Reaktion rettet es, anstatt es zu zerstören.
Sobald man ein Stück Aluminium schneidet, beginnt es mit Sauerstoff zu reagieren. Dies geschieht innerhalb von 100 Pikosekunden – das sind 0.0000000001 Sekunden.
Die chemische Reaktion ist einfach: 4Al + 3O₂ → 2Al₂O₃.
Wissenschaftler nennen diesen Vorgang „Passivierung“. Das Aluminium wird dabei nicht beschädigt, sondern bildet eine Schutzschicht.
Eine dünne Schicht aus Aluminiumoxid (Al₂O₃) bedeckt die gesamte Oberfläche. Diese Schicht ist unglaublich dünn – nur 2 bis 5 Nanometer dick. Das ist etwa 50,000 Mal dünner als ein menschliches Haar.
Was mich aber am meisten erstaunt: Obwohl diese Schicht nahezu unsichtbar ist, bildet sie eine vollständige, luftdichte Versiegelung über dem Metall. Sauerstoff kann nicht eindringen und das darunterliegende Aluminium angreifen.
Im Gegensatz zu Eisen ist die Oxidation von Aluminium selbstlimitierend. Sobald sich diese dünne Oxidschicht gebildet hat, stoppt die Reaktion.
Die Oxidschicht verhindert, dass weiterer Sauerstoff an das frische Metall gelangt. Das Ergebnis? Ihr Aluminium wird geschützt, nicht zerstört.
Frisches Aluminium sieht glänzend silbern aus. Nach einigen Stunden an der Luft wird es mattgrau. Diese Farbveränderung zeigt an, dass der Schutz wirkt.
Das ist mein Lieblingsaspekt der Aluminiumchemie. Zwei Metalle oxidieren auf ähnliche Weise, aber die Ergebnisse könnten unterschiedlicher nicht sein.
Der Unterschied liegt in der Struktur:
| Immobilien | Aluminiumoxid | Eisenoxid (Rost) |
|---|---|---|
| Struktur | Dicht und nicht porös | Schuppig und porös |
| Adhäsion | Bindet fest an Metall | Schuppt sich leicht ab |
| Was passiert als nächstes | Verhindert weitere Oxidation | Setzt mehr Metall dem Angriff aus |
| Aussehen | Mattgrau oder weiß | Rotbraune Flocken |
| Selbstheilung | Ja | Nein |
Eisenoxid ist porös. Wasser und Sauerstoff dringen ungehindert hindurch und greifen das darunterliegende Eisen an. Die Rostschicht wird immer dicker, und das Metall wird immer schwächer.
Aluminiumoxid ist dicht. Es versiegelt die Oberfläche vollständig. Nichts dringt durch.
Kratzt man an einem Stück Aluminium, hat man gerade frisches Metall der Luft ausgesetzt.
Was passiert? Innerhalb von Millisekunden bildet sich eine neue Oxidschicht. Der Kratzer heilt von selbst, bevor man es überhaupt mitbekommt.
Kratzt man Eisen, schafft man einen Ausgangspunkt für Rost, der sich ausbreiten wird. Kratzt man Aluminium, heilt es sich von selbst.
Ja. Aluminium ist nicht unzerstörbar.
Die schützende Oxidschicht funktioniert unter normalen Bedingungen hervorragend. In bestimmten Umgebungen kann sie jedoch durchdrungen werden:
Wenn Aluminium korrodiert, nimmt es üblicherweise eine dieser Formen an:
Zum Schluss noch die wichtigsten Punkte:
Aluminium rostet nicht. Rost ist Eisenoxid. Ohne Eisen kein Rost. Das ist Chemie, keine Meinung.
Aluminium oxidiert. Im Gegensatz zu Eisen schützt diese Oxidation das Metall jedoch, anstatt es zu zerstören.
Die Oxidschicht ist bemerkenswert dünn, aber dennoch wirksam. Mit einer Dicke von nur 2-5 Nanometern versiegelt es die Oberfläche vollständig und heilt sich sogar selbst, wenn es zerkratzt wird.
Korrosion kann trotzdem auftreten. Salz, andere Metalle und extreme pH-Werte durchbrechen den Schutz. Diese Bedingungen lassen sich jedoch vermeiden.
Wenn Sie das nächste Mal stumpfgraues Aluminium sehen, wissen Sie, was Sie wirklich vor sich haben: Schutz, nicht Beschädigung. Diese unscheinbare graue Beschichtung ist der Grund, warum Aluminiumleitern nicht wie rostige Stahlnägel zerbröseln.
