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Erst gesunken, dann fast aufgefressen…

In der Nacht vom 14. auf den 15. April 1912 sank die Titanic auf den Grund des Atlantischen Ozeans, nachdem sie mit einem Eisberg kollidierte. Dieses Unglück forderte fast 1.500 Menschenleben und gilt als eine der größten Katastrophen in der Seefahrt. Erst viele Jahre später, 1985, wurde sie in 3.800 Meter Tiefe entdeckt. Gerade noch rechtzeitig, denn wie es aussieht, könnte dieses UNESCO-Weltkulturerbe bereits in einigen Jahrzehnten komplett verschwunden sein. Doch was ist der Grund dafür?

Metall-fressende Bakterien

Das Wrack der Titanic wird von vielen verschiedenen Bakterienarten besiedelt. Unter ihnen, die Bakterienart Halomonas titanicae, die im Rost des Schiffes gefunden und nach der Titanic benannt wurde.

Der Bug des Titanic-Wracks am Grund des Atlantischen Ozeans im Juni 2004
(Courtesy of NOAA/Institute for Exploration/University of Rhode Island (NOAA/IFE/URI): https://www.gc.noaa.gov/gcil_titanic.html; gemeinfrei).

Das Kuriose an der Sache, normalerweise kommen diese Bakterien nur in wärmeren Gewässern bei mehr als 30 Grad vor und nicht am vier Grad kalten Meeresboden. Dieser Temperaturunterschied scheint dazu zu führen, dass sie nicht wie üblich, das Metall schichtweise abtragen sondern Löcher in die Schiffswände „fressen“. Dies wird dann irgendwann dazu führen, dass der einstige Luxusdampfer in sich zusammenfällt.

Aber wer sich jetzt Bakterien mit scharfen Zähnen vorstellt, die am Metall herumnagen, der liegt völlig falsch. Denn Bakterien haben natürlich keine Zähne J Sie gehen viel raffinierter vor und entziehen dem Eisen Elektronen, um dies als Energiequelle zu nutzen und wachsen zu können. Durch das Entziehen der Elektronen beginnt das Metall dann zu rosten. Was es nicht alles gibt!

Wie kann Metall durch Elektronenentzug rosten?

Rost entsteht auch ohne Bakterien in Gegenwart von Wasser und Sauerstoff. Beim Rosten, auch Korrosion genannt, handelt es sich um einen elektrochemischen Prozess aus mehreren Schritten. Hierbei kommt es zunächst zu einer Reaktion zwischen dem Eisen (Fe) und dem Sauerstoff (O2).

Der Sauerstoff wirkt bei diesem Vorgang als Oxidationsmittel, das heißt, er entzieht dem Eisen die Elektronen, wie auch Halomonas titanicae dies macht, und nimmt diese auf.

Fe <–> Fe2+ + 2e–                           Oxidation (Elektronenabgabe)

Zusammen mit Wasser reagieren Sauerstoff und Elektronen dann zu Hydroxid-Ionen (OH–):

H2O + ½ O2 + 2e– -> 2 OH–            Reduktion (Elektronenaufnahme)

Die OH–-Ionen bilden wiederum mit Eisenionen grün-graues Fe(II)-hydroxid, das dann mit Wasser und Sauerstoff zu Fe(III)-Ionen reagiert. Mit OH–-Ionen bildet sich dann in einem zweiten Schritt rotbraunes Fe(III)-hydroxid:

2 Fe2+ + 4 (OH)– + ½ O2 + H2O -> 2 Fe(OH)3

Durch Wasserabgabe bildet sich anschließend schwerlösliches Fe(III)-oxid-hydroxid, das sich auf der Oberfläche des Eisens ablagert:

Fe(OH)3 -> FeO(OH) ∙ H2O

Zudem wird durch teilweise Wasserabgabe aus dem Fe(II)-hydroxid- und Fe(III)-hydroxid-Gemisch eine beständige Mischung aus Fe(II)-oxid, Fe(III)-oxid und Kristallwasser (Wasser, das in kristallinen Festkörpern gebunden vorkommt), die man als Rost bezeichnet:

x Fe(II)O ∙ y Fe(III)2O3 ∙ z H2O (x, y und z stehen hier für positive Verhältniszahlen)

Übrigens…Bei geringer oder fehlender Luftfeuchtigkeit rosten Eisenmetalle kaum bis gar nicht!

Für den Schulunterricht bieten wir zu diesem Thema übrigens auch ein Experiment, mit dem sich leicht nachvollziehen lässt, wie Eisen über einen längeren Zeitraum an feuchter Luft rostet (korrodiert):

https://www.phywe.de/de/rosten-eine-stille-verbrennung.html

Weiterführende Informationen finden Sie hier: