さびと腐食のしくみ
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サビは鉄の通称 酸化物 .錆の最もよく知られている形態は、鉄と鋼 (Fe) に薄片を形成する赤みがかったコーティングです2〇3）、しかし、錆には黄色、茶色、オレンジ、さらには他の色も含まれます 緑 !さまざまな色は、さびのさまざまな化学組成を反映しています。
さびは、具体的には鉄または鉄の酸化物を指します。 鉄合金 、鋼など。他の金属の酸化には別の名前があります。たとえば、銀には変色があり、銅には緑青があります。
重要ポイント: Rust のしくみ
- サビは、酸化鉄と呼ばれる化学物質の通称です。技術的には、純粋な酸化鉄は錆びないため、酸化鉄水和物です。
- 鉄またはその合金が湿った空気にさらされると、さびが発生します。空気中の酸素と水が金属と反応して水和酸化物を形成します。
- おなじみの赤錆は (Fe2〇3）、しかし鉄は他の酸化状態を持っているので、他の色の錆を形成する可能性があります.
サビができる化学反応
さびは 酸化反応 、注目に値する すべての酸化鉄がさびているわけではありません .サビは鉄と酸素が反応することで発生しますが、鉄と酸素を単純にくっつけただけでは不十分です。約21%ですが、 空気 酸素からなり、 乾燥した空気では錆びません。湿った空気中や水中で発生します。さびを形成するには、次の 3 つの化学物質が必要です。 鉄 、酸素、水。
鉄+水+酸素 →水和酸化鉄(III)
これは、電気化学反応と 腐食 . 2 つの異なる電気化学反応が発生します。
水溶液に入る鉄の陽極溶解または酸化があります。
2Fe → 2Fe2++ 4e-
水に溶解した酸素の陰極還元も起こります。
〇2+ 2H2O + 4e-→4OH-
鉄イオンと水酸化物イオンが反応して水酸化鉄を形成します。
2鉄2++ 4OH-→ 2Fe(OH)2
酸化鉄は酸素と反応して赤錆、Feを生成します。2〇3.H2〇
反応の電気化学的性質のため、水に溶解した電解質が反応を助けます。たとえば、さびは純水よりも塩水の方が早く発生します。
酸素ガス（O2）空気や水中の唯一の酸素源ではありません。二酸化炭素（CO2）酸素も含まれています。二酸化炭素と水が反応して弱炭酸になります。炭酸は純水より優れた電解質です。酸が鉄を攻撃すると、水は水素と酸素に分解されます。遊離酸素と溶存鉄は酸化鉄を形成し、電子を放出し、金属の別の部分に流れることができます.さびが始まると、それは金属を腐食し続けます。
防錆
さびはもろく、壊れやすく、進行性であり、鉄や鋼を弱めます。鉄とその合金をさびから守るには、表面を空気と水から分離する必要があります。コーティングは鉄に適用できます。ステンレス鋼には、鉄がさびを形成するのと同じように、酸化物を形成するクロムが含まれています。違いは、酸化クロムが剥離しないため、鋼の上に保護層を形成することです。
追加の参考資料
- グレーフェン、H.;ホーン、E.M.;シュレッカー、H.;シンドラー H. (2000)。 '腐食。' 工業化学のウルマン百科事典 .ワイリー-VCH。 doi:10.1002/14356007.b01_08
- ホールマン、AF。 Wiberg、E.（2001）。 無機化学 .アカデミックプレス。 ISBN 0-12-352651-5。
- Waldman、J.（2015）。 Rust - 最長の戦争 .サイモン＆シュスター。ニューヨーク。 ISBN 978-1-4516-9159-7。