IJzeratomen bewegen door roestlaag heen tijdens oxydatie

IJzer is "edeler' dan zink of aluminium. Toch roest ijzer sneller, doordat er tijdens het oxyderen een kruimelige laag ontstaat die het metaal niet afdekt. Aluminium oxydeert nauwelijks door het beschermende huidje van aluminiumoxyde.

Jaarlijks gaan er miljoenen tonnen ijzer door roest verloren. Maar er is weinig bekend over het ontstaan van de allereerste oxydelaagjes. Dit komt doordat de laagjes al snel te dik zijn voor gangbare onderzoekmethoden.

De Utrechtse fysicus Wouter Leibbrandt promoveert 13 april op de vorming van oxydelaagjes op ijzeroppervlakken. Door een uitgekiende combinatie van technieken kon hij het bovengenoemde "hiaat' opvullen. Belangrijk was het in ultrahoog vacuüm beschieten van zeer zuivere, gladde ijzeroppervlakken (zogeheten éénkristallen) met snelle ionen (afkomstig uit de Van de Graaf-versneller van de universiteit van Utrecht). Het bleek dat er ijzeroxyde FeO ontstond en niet Fe2O3 zoals tot nu toe werd gedacht.

Ook kon worden vastgesteld dat een oxydelaag aan de buitenkant aangroeit en niet op de grens met het ijzer. Kennelijk bewegen de ijzerionen door het oxyde heen naar de "verse' zuurstof aan de buitenkant.

Met het oog op katalytische toepassingen onderzocht Leibbrandt de invloed van kleine hoeveelheden platina op de groei van oxydes op ijzer. Volgens de gangbare theorie van Fromhold zou platina de oxydatie moeten afremmen. Dit bleek meestal ook zo te zijn. Maar het platina heeft soms ook tot gevolg dat het oxyde op een andere manier aangroeit, bijvoorbeeld op het grensvlak met het ijzer, waardoor het de oxydatie juist bevordert. Dit is iets waar men bij het ontwerp van platina-ijzerkatalysatoren rekening mee moet houden.