Korrosjonsbeskyttende maling på fiskebåt av stål
Lov på eksamen
- Kalkulator
- CAS
- Graftegner og regneark
- Lærebok, formelsamling og egne notater
Ikke åpent internett, kommunikasjon med andre eller kunstig intelligens.
Kan den løses uten PC?
Alle deloppgavene kan løses uten PC.
Fra 2027 er det bare kalkulator og skriftlige hjelpemidler på del 2. Vurderingen er gjort med KI og kan inneholde feil.
Lest inn av KI og ikke kontrollert manuelt enda — kan inneholde feil.

Båter som er laget av stål, må beskyttes mot korrosjon og blir behandlet utvendig med ulike stoffer, se figur &fig:kjemi2-h21-2-4-2:
- Lag A er to tynne lag med maling som inneholder kobber(I)oksid, . Dette stoffet ødelegger mikroorganismer og virus.
- Lag B binder sammen lag A og lag C.
- Lag C er maling som inneholder stoffer som skal hindre korrosjon.
Kobber(I)oksid kan framstilles fra resirkulert kobber i reaksjon med oksygen i luft. Reaksjonen er en redoksreaksjon. Bruk oksidasjonstall, og skriv den balanserte reaksjonsligningen for reaksjonen.
Det finnes to hovedtyper maling som skal hindre korrosjon. Den ene inneholder sinkpulver. Den andre danner et tett belegg av en type polymer. Forklar hvordan de to typene maling på hver sin måte vil bidra til å hindre korrosjon på båter laget av stål.
Polymeren som blir brukt i den ene hovedtypen maling som er beskrevet i b), er en epoksy. En epoksy er en polymer som består av to monomere. Den ene monomeren er stoffet epiklorhydrin. To trinn i framstillingen av epiklorhydrin er vist i figur 2.
Hva slags type organiske reaksjoner er reaksjon 1 og reaksjon 2? Begrunn svaret.
Vurder om de to typene korrosjonsbeskyttende maling i b) er egnet for båter i aluminium.
Materialet som brukes i skipsskroget, kan bestå av karbonstål eller andre typer legeringer.
Et alternativ er aluminiumlegeringen 5083, som også består av magnesium og litt mangan og krom. Dette materialet koster mer, men er ifølge produsenten mindre utsatt for korrosjon.
På skolelaboratoriet ønsker vi å undersøke påstanden: Legering 5083 er mindre utsatt for korrosjon i saltvann enn det karbonstål er.
Følgende eksperiment foreslås:
Eksperiment 1:
- Vei en like stor bit av hver legering.
- Legg bitene i hver sin saltløsning i 1 time.
- Tørk og vei bitene.
Eksperiment 2:
- Ta en like stor bit av hver legering.
- Legg bitene i hver sin saltløsning tilsatt rustindikator () i 1 time.
Vurder hvert av eksperimentene: Er det egnet for å teste påstanden?
Fasit
(Cu: 0 → +1, O: 0 → −2)
Sink er offeranode og oksideres i stedet for jern. Polymerbelegget er en barriere som holder vann, oksygen og salt borte fra stålet.
Reaksjon 1 er en substitusjon (H byttes ut med Cl). Reaksjon 2 er en addisjon (HClO adderes til dobbeltbindingen).
Sinkmaling er ikke egnet, fordi aluminium har lavere reduksjonspotensial enn sink. Polymermaling er egnet.
Ingen av eksperimentene er egnet. Eksperiment 1 gir for liten og tvetydig masseendring. I eksperiment 2 påviser indikatoren bare , og legering 5083 inneholder lite eller ikke noe jern.
LøsningsforslagKI-generert
Vi finner oksidasjonstallene:
- Cu går fra 0 i til +1 i . Hvert Cu-atom avgir ett elektron.
- O går fra 0 i til −2 i . Hvert -molekyl tar opp fire elektroner.
Avgitte og opptatte elektroner må være like mange. Da trengs fire Cu-atomer per -molekyl:
Kontroll: 4 Cu og 2 O på hver side.
Sinkmaling: Sink har lavere reduksjonspotensial enn jern. Vedlegget gir og . Sink oksideres derfor lettere enn jern. Når sink og stål har kontakt i sjøvann, blir sinken anode:
Elektronene går over i stålet, som blir katode. Der reduseres oksygen, i stedet for at jern oksideres:
Sinken ofres, og stålet er beskyttet så lenge det er sink igjen. Beskyttelsen virker også der malingen har fått riper.
Polymermaling: Jern korroderer bare når det har kontakt med både vann og oksygen. Salt i sjøvannet gjør at det går raskere. Et tett polymerbelegg er en fysisk barriere som holder vann, oksygen og ioner borte fra stålet. Beskyttelsen virker bare så lenge belegget er helt. Blir belegget skadet, kan stålet korrodere der.
Reaksjon 1 er en substitusjon. Ett H-atom i -gruppen i propen byttes ut med et Cl-atom. Dobbeltbindingen er uendret. H-atomet som blir erstattet, danner HCl sammen med det andre Cl-atomet.
Reaksjon 2 er en addisjon. Dobbeltbindingen i 3-klorpropen blir en enkeltbinding. HClO deles i Cl og OH, som bindes til hvert sitt av de to C-atomene som hadde dobbeltbinding. Det dannes ikke noe biprodukt. De to produktene er isomerer: OH kan bindes til det ytterste eller det midterste C-atomet.
Sinkmaling: Aluminium har lavere reduksjonspotensial enn sink. Vedlegget gir og . Aluminium oksideres derfor lettere enn sink. Sink kan ikke være offeranode for aluminium. Tvert imot kan aluminiumet bli anode og korrodere når det har kontakt med sinken. Sinkmaling er ikke egnet. En offeranode for aluminium må ha lavere reduksjonspotensial enn aluminium, for eksempel magnesium (). Vurderingen bygger på standardpotensialene. I praksis gjør oksidlaget på aluminium bildet mer nyansert.
Polymermaling: Barrieren virker uavhengig av hvilket metall den dekker. Den holder vann, oksygen og salt borte fra aluminiumet. Polymermaling er egnet, så lenge belegget er helt.
Eksperiment 1 er ikke egnet.
- På 1 time korroderer metallene svært lite. Masseendringen blir trolig mindre enn det vekta kan måle.
- Korrosjonsprodukter som blir sittende på biten, øker massen fordi oksygen bindes. Produkter som løsner, gir lavere masse. Masseendringen er derfor ikke et entydig mål på korrosjon.
- Salt fra løsningen kan bli igjen på bitene etter tørking.
Eksperimentet kan forbedres ved at bitene ligger i saltløsningen i flere uker, og at løse korrosjonsprodukter og salt skylles bort før veiing. Bitene må ha samme overflateareal og ligge i løsninger med samme saltkonsentrasjon.
Eksperiment 2 er ikke egnet. Vedlegget viser at gir mørkeblått bunnfall med . Karbonstål er nesten bare jern, som korroderer til :
Blåfarge viser altså at stålet korroderer. Legering 5083 består hovedsakelig av aluminium og magnesium og inneholder lite eller ikke noe jern. Når den korroderer, dannes og , som ikke gir farge med indikatoren. At løsningen med 5083 ikke blir blå, betyr derfor ikke at legeringen ikke korroderer. Eksperimentet kan vise at stålet korroderer, men kan ikke sammenligne de to legeringene.
Vedlegg
Vedleggene i oppgavesettet til Kjemi 2 H2021. De kunne brukes på hele eksamen, også del 1 (om hjelpemidlene).
Åpne på egen side: Tabeller og formler i kjemi