Konservierung - Werte schützen und erhalten mit Chemie 2 - VCI Nord

Geschichte:
Kupfer ist eines der ersten vom Menschen genutzten
Metalle. Es wurde wohl vor etwa 6000 - 10000 Jahren
per Zufall in besonders heiß brennenden Holzkohlefeuern
entdeckt, wo es in
reiner Form aus kupferhaltigen Gesteinen austreten
konnte. Auch Zinn wurde schon vor ca. 5000 Jahren
entdeckt. Von der Entdeckung dieser beiden Metalle bis
zur Herstellung erster Legierungen (CuSn = Bronze) war
es dann nur noch ein kurzer Weg, was einer ganzen
Kulturepoche (Bronzezeit) ihren Namen gab. Waffen,
Gebrauchsgegenstände und Schmuck wurden aus Bronze
hergestellt.
Zinkerz (Zinkcarbonat) ist seit der Bronzezeit bekannt
und wurde in der Antike mit Kupfer zu Messing (CuZn)
legiert. Bereits etwa 3000 vor Christus wurde es in Babylon und Assyrien verwendet, in
Palästina etwa 1400 - 1000 vor Chr.. Messing wurde schnell ein wichtiges Münzmetall bei der
Münzprägung, fand aber auch Verwendung bei der Schmuckherstellung.
Eisen-Legierungen fanden bereits in der Antike Anwendung, allerdings nur aus Meteoriten, in
denen sich häufig die Legierung Eisen-Nickel (Fe-Ni) befindet. Da Meteoriten selten
gefunden wurden, waren Gegenstände aus Eisen entsprechend wertvoll. Die Sumerer nannten
es „Himmelsmetall“, die Ägypter „schwarzes Kupfer vom Himmel“. Verhüttetes Eisen
(Erkennung durch Fehlen von Nickel) wurde in Mesopotamien, Anatolien und Ägypten
gefunden und ist etwa 3000 bis 2000 vor Chr. entstanden. Es war wertvoller als Gold und
wurde vor allem für zeremonielle Zwecke verwendet.
Es verwundert nicht, dass zuerst das edlere Metall Kupfer verwendet wurde, später dann
Mischungen verschiedener Metalle, die sogenannten Legierungen. Sowohl Kupfer als auch
die Legierungen waren gegenüber Umwelteinflüssen relativ stabil und konnten so vielfach
eingesetzt werden. Reine unedlere Metalle wie z.B. das Eisen korrodierten an der Luft sehr
leicht und verloren im Laufe der Zeit ihre Funktion. Da Eisen aber aus ökonomischen
Gründen weltweit eines der am meisten genutzten Metalle ist, wurden und werden viele
Versuche unternommen, die Beständigkeit dieses Metalls gegenüber Umwelteinflüssen zu
erhöhen. Wir haben in Schulversuchen einige dieser Maßnahmen mit unterschiedlichen
Metallen nachvollzogen.
Chemie des Rostens:
Was geschieht, wenn z. B. das Metall Eisen rostet?
Abb. 18: Verrosteter Schlüssel
Abb. 17 : Die kleine Meerjungfrau –
Bronzestatue in Kopenhagen
Unter der Korrosion von Metallen versteht man die Zersetzung
der Metalle durch äußere Umwelteinflüsse. Die Korrosion des
Eisens ist eine sehr langsam ablaufende, chemische Reaktion
mit Wasser und Sauerstoff. Bei der Reaktion des Wassers und
des Sauerstoffs mit dem Metall bildet sich ein poröser, rotbrauner
Überzug auf dem Eisen, der Rost genannt wird. Daher
wird die Korrosion des Eisens auch als „Rosten“ bezeichnet.
Auf der Oberfläche des Eisens findet eine Oxidation statt. Der
daraus entstehende Überzug besteht aus einer wechselnden Zusammensetzung von Eisenoxid 23
und Eisenhydroxid (FeO(OH)). Dieses Gefüge ist sehr porös und ohne jegliche Festigkeit. Die