鉄の錆び 錆が生成されるプロセスです。化学におけるさびは、鉄の酸化によって形成される化合物で、赤褐色をしています。錆は、水の存在下で鉄が水と反応すると発生します。

鉄の錆は、鉄で作られたさまざまな機械やその他の機器を弱くし、機械の寿命を縮めるため、非常に有害です。この記事では、鉄の錆びについて、鉄の錆びに影響を与える要因などについて詳しく解説します。

目次

• 鉄の錆び
• 鉄の錆びの背後にある化学とは何ですか?
• 鉄の錆びに影響を与える要因
• 鉄製品の錆びによる被害とは何ですか？
• どうすれば錆びを防ぐことができるのでしょうか？
• 錆びるのはなぜ望ましくない現象なのでしょうか?

鉄の錆び

錆びとは、鉄の表面に湿った空気の作用により赤褐色の皮膜が形成される現象で、この赤茶色の皮膜を錆といいます。簡単に言えば、錆とは、鉄の物体が湿った空気に長時間さらされると形成される赤茶色の薄片状の物質です。錆びとはこの現象を指す言葉です。錆びるのは 酸化 鉄の。

金属の錆びの最も一般的な例は、鉄と鋼の錆びです。 腐食 。排気システムや車両の車体、水道管、およびさまざまな種類の鉄骨構造物の錆びはすべてよく知られた例です。空気と水が鉄に作用すると錆びます。完全に乾燥した空気や水分が完全に含まれていない空気では錆びは発生しません。大気条件と、錆を制御する成分の相対的な寄与によって、錆の特定の組成が決まります。主に水和酸化第二鉄で構成されているため、さびの化学式は次のようになります。 信仰 ₂ ○ ₃ .xH ₂ ○ 次の応答は、その形成を大まかに特徴付けることができます。

4Fe+3O ₂ +2×H ₂ O → 2Fe ₂ ○ ₃ .xH ₂ ○

鉄の外表面は湿った空気の存在下で最初に錆び、その表面に水和酸化第二鉄の層（錆）が堆積します。この層は繊細で多孔質であるため、厚くなりすぎると剥がれてしまう可能性があります。鉄の最下層は環境にさらされており、錆びの原因となります。鉄はプロセスが進むにつれて最終的に強度を失います。

鉄の錆びの背後にある化学とは何ですか?

鉄の錆びは酸化反応です。錆びる際、鉄は水の存在下で空気中の酸素と結合してFeを生成します。₂○₃.xH₂O、水和酸化鉄(III)。

この水和酸化鉄（III）はさびと呼ばれます。 さびの大部分は酸化鉄(III)、Feを水和したものです ₂ ○ ₃ .xH ₂ ○ 。錆の色は赤茶色です。鉄の釘、ネジ、パイプ、手すりに赤茶色の錆が付いていることに誰もが気づいたことがあるでしょう。鉄に限らず、湿った空気に触れると錆びます。一方、スチールは鉄よりも錆びにくいです。

鉄の錆びは化学変化です

さび 鉄（または鉄の合金）が湿気の存在下で酸素にさらされると形成されます。この反応は瞬間的なものではありません。むしろ、それは長期間にわたって起こります。酸化鉄は、酸素原子が鉄原子と結合すると形成されます。その結果、物体/構造内の鉄原子間の結合が弱まります。

鉄の酸化状態は、錆び反応の結果として増加し、その後電子が失われます。さびは主に、鉄原子の酸化状態が異なる 2 種類の酸化鉄で構成されています。これらは酸化物です:

1. 酸化鉄(II)は酸化第一鉄としても知られています。この物質の酸化状態は +2 であり、化学式は次のとおりです。 醜い 。
2. 酸化鉄(III) は、酸化第二鉄としてよく知られており、鉄原子の酸化状態が +3 である化合物です。 信仰 ₂ ○ ₃ はこの物質の化学式です。

鉄は還元剤ですが、酸素は優れた酸化剤です。酸素にさらされると、鉄原子は簡単に電子を放出します。化学反応は次のように説明されます。

信仰 → 信仰 ²⁺ +2e ^–

水が存在すると、酸素原子により鉄の酸化状態が増加します。

4Fe ²⁺ +O ₂ → 4Fe ³⁺ +2O ^2-

鉄カチオンと水分子は、次のような酸塩基反応を起こします。

信仰 ²⁺ +2H ₂ O ⇌ Fe(OH) ₂ +2H ⁺

信仰 ³⁺ + 3H ₂ O ⇌ Fe(OH) ₃ + 3H ⁺

鉄カチオンと水酸化物イオンとの直接反応でも水酸化鉄が生成されます。

○ ₂ +H ₂ O + 4e ^– → 4OH ^–

信仰 ²⁺ +2OH ^– → 鉄(OH) ₂

信仰 ³⁺ +3OH ^– → 鉄(OH) ₃

結果として生じる水酸化鉄は脱水され、錆を構成する酸化鉄が生成されます。このプロセスには多くの化学プロセスが関与しており、その一部を以下に示します。

• 鉄(OH) ₂ ⇌ FeO + H ₂ ○
• 4Fe(OH) ₂ +O ₂ +×× ₂ O → 2Fe ₂ ○ ₃ .(x+4)H ₂ ○
• 鉄(OH) ₃ ⇌ FeO(OH) + H ₂ ○
• FeO(OH) ⇌ Fe ₂ ○ ₃ +H ₂ ○

上記の化学反応にはすべて、水と酸素の存在が必要であるという共通点があります。その結果、金属の周囲の酸素と水の量を制限して錆びを防ぐことができます。

鉄の錆びに影響を与える要因

鉄の錆びには、空気中の水分量や周囲環境の pH など、さまざまな要因が影響します。以下に、これらの要素のいくつかを示します。

1. 水分： 環境中に水が存在すると、鉄の腐食が制限されます。錆びの最も一般的な原因は雨にさらされることです。
2. 金属の周囲の環境の pH が低いと、錆びのプロセスが加速されます。鉄は酸性雨にさらされると錆びやすくなります。鉄の腐食は、pH が高くなると遅くなります。
3. 水中にはさまざまな塩が存在するため、鉄はより早く錆びます。塩水中の多くのイオンは、電気化学的プロセスを通じて錆びのプロセスを加速します。
4. 不純物: さまざまな金属が含まれる鉄と比較すると、純鉄は錆びるのが遅いです。

鉄の物体のサイズも、錆びる速度に影響を与える可能性があります。たとえば、巨大な鉄の物体には、製錬プロセスにより小さな欠陥が生じる可能性があります。これらの欠陥は、金属に対する環境攻撃の基盤を提供します。

錆びるには空気と水分が不可欠であることを証明する実験

錆びには水分と空気が必要であることを実証する手順。

• 清潔な鉄釘を、A、B、C とラベル付けされた 3 つの試験瓶のそれぞれに入れる必要があります。
• 試験管Aに水道水を入れてコルク栓をします。
• 試験管 B に熱蒸留水を満たし、オイルを約 1ml 加えて栓をします。油は水面に浮き、空気の蒸発を防ぎます。
• 試験管 C に無水塩化カルシウムを満たし、栓をします。空気中の水分は無水塩化カルシウムに吸収されます。
• 観察する前に、これらの試験管が落ち着くまで数日待ちます。

観察

結果によると、鉄釘は試験管Aでは錆びますが、試験管BとCでは錆びません。試験管Aの釘は空気と水の両方にさらされていたため腐食しました。試験管 B の爪は水のみにさらされますが、試験管 C の爪は乾燥した空気にさらされます。

結論

この実験は、錆びには空気（酸素）と水分の両方が必要であることを示しています。

鉄製品の錆びによる被害とは何ですか？

錆は浸透性があり、柔らかいので、錆びた鉄の表面から滑り落ちると、その下の鉄が錆びます。その結果、鉄の錆が継続的に発生し、時間の経過とともに鉄製品が侵食され、価値がなくなってしまいます。鉄の錆は、橋、グリル、手すり、門、車、バス、トラック、船舶の車体など、幅広い構造物や日用品の建設に使用されているため、時間の経過とともに重大な損傷を引き起こします。鉄を錆びさせない方法が必要であることは言うまでもありません。

どうすれば錆びを防ぐことができるのでしょうか？

錆びによる鉄製品の損失は国に多大な経済的影響を与えるため、これは避けなければなりません。鉄のものを錆びないようにするには、さまざまな技術が使われています。空気や水の侵入を防ぐために、鉄片を何かで覆う方法がほとんどです。鉄の錆びを防ぐ最も一般的な方法は次のとおりです。

鉄の錆は塗装で防ぐことができます。

鉄の錆を防ぐ最も一般的な方法は、鉄の表面を塗料でコーティングすることです。鉄の物体の表面に塗料を塗ると、空気や水分が物体に触れることを防ぎ、錆びを防ぎます。窓格子、欄干、鉄橋、鋼製家具、鉄道客車、自動車、バス、トラックの車体などは、サビを防ぐために定期的に塗装されています。

鉄のサビはグリスやオイルを塗布することで防止できます。

鉄製品の表面にグリースや油を塗布すると、空気や水分との接触が遮断され、腐食が防止されます。たとえば、鉄鋼の工具や機械部品は、腐食を防ぐためにグリースやオイルでこすられます。

鉄の錆は合金化することで防止できます。

ステンレス鋼は、鉄にクロムやニッケルを合金化して作られます。ステンレスは錆びにくいのが特徴です。ステンレス製の調理器具、はさみ、医療機器などは腐食しません。一方、ステンレス鋼は高価すぎて大量に使用できません。

聞く

錫は無毒であり、反応性は鉄よりも低いです。食品用の缶は錫メッキされており、缶の上に薄い錫の層があることを意味します。その結果、電気めっきされた錫金属の薄いコーティングが鉄鋼製品に堆積すると、鉄鋼製品は錆びから保護されます。錫メッキのティフィンボックスは無毒で、中の食品を汚染しないため使用されます。錫メッキは鉄の錆びを防ぎます。

エナメル加工

エナメル加工は、粉末ガラスを金属基材に溶かすことを伴う高熱の手順です。エナメルはガラスやセラミックなどのさまざまな表面に使用できます。ホーロー加工により鉄の錆びを防ぎます。

亜鉛メッキ

亜鉛メッキは、屋根板やパイプラインなど、過度の湿気にさらされる物品を錆びから保護します。亜鉛メッキは、錆を防ぐために鋼や鉄に亜鉛の薄い層を施す技術です。亜鉛メッキとは、鉄に亜鉛メッキを施したものです。亜鉛は鉄よりも反応性が高いため、湿気が存在すると酸素と相互作用して酸化亜鉛の目に見えない層を生成し、さらなる錆びを防ぎます。亜鉛メッキ製品の亜鉛メッキが剥がれても、錆びないことは注目に値します。亜鉛は鉄よりも反応性が高いため、これが当てはまります。

電気めっき

電気メッキは、アイテムの錆びを防ぐもう1つの方法です。この手順では、スズ、ニッケル、クロムなどの非腐食性金属が鉄に電気めっきされます。この技術は商品の錆びを防ぐだけでなく、美しさも向上させます。バスルームの付属品や、自転車のハンドルバー、車のバンパーなどの車両部品は、クロムメッキされた品目の例です。

錆びるのはなぜ望ましくない現象なのでしょうか?

鉄の錆は非常に望ましくない現象であり、鉄を非常に弱くします。鉄を薄片状にして弱くし、強度、外観、浸透性を低下させます。鉄の錆びは、自動車、手すり、グリル、その他の鉄製構造物の損傷につながる可能性があります。鉄製品の寿命が短くなり、使用するのが危険になります。

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鉄の錆に関する質問例

質問 1: 鉄が錆びるプロセスは何ですか?

答え：

鉄の錆びは酸化反応です。水の存在下で、金属鉄は空気中の酸素と相互作用して、水和酸化鉄(III)、Feを生成します。₂○₃.xH₂O. この水和酸化鉄(III)は錆と呼ばれます。さびの主成分は水和酸化鉄(III)、Feです。₂○₃.xH₂ああ、その結果。錆は赤茶色の色合いです

質問2: 鉄の錆びを何といいますか?

答え：

錆びとは、鉄の表面に湿った空気の作用により赤褐色の皮膜が形成される現象で、この赤茶色の皮膜を錆といいます。

質問3: 鉄の錆びを防ぐにはどうすればよいですか?

答え：

鉄の錆びは以下の方法で防ぐことができます。

• ペイントの塗布
• グリスやオイルを塗布する
• 亜鉛メッキによる
• 電気メッキによる
• 鉄を合金にしてステンレス鋼を作る
• ティンニングによって
• エナメル加工を使用する

質問 4: Rust とは何ですか?

答え：

鉄は長時間空気にさらされると酸化し、表面に赤茶色の酸化鉄が生成します。錆とは、この赤茶色の物質の名前です。 Rust は次の方程式によって形成されます。

4Fe+3O ₂ +2×H ₂ O → 2Fe ₂ ○ ₃ .xH ₂ ○

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質問 5: 錆は鉄の物体にどのようなダメージを与えますか?

答え：

錆は浸透性があり、柔らかいので、錆びた鉄の表面から滑り落ちると、その下の鉄が錆びます。その結果、鉄の錆が継続的に発生し、時間の経過とともに鉄製品が侵食され、価値がなくなってしまいます。鉄の錆は、橋、グリル、手すり、門、車、バス、トラック、船舶の車体など、幅広い構造物や日用品の建設に使用されているため、時間の経過とともに重大な損傷を引き起こします。鉄を錆びさせない方法が必要であることは言うまでもありません。

質問6: 錆びるのに必要な条件は何ですか?

答え：

鉄の錆びには、空気中の水分量や周囲環境の pH など、さまざまな要因が影響します。以下に、これらの要素のいくつかを示します。

• 水分： 環境中に水が存在すると、鉄の腐食が制限されます。
• 金属の周囲の環境の pH が低いと、錆びのプロセスが加速されます。
• 水中にはさまざまな塩が存在するため、鉄はより早く錆びます。
• 不純物: さまざまな金属が含まれる鉄と比較すると、純鉄は錆びるのが遅いです。

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鉄の錆びについてよくある質問

1. 物理的および化学的変化とは何ですか?

化合物に起こる変化を変化といいます。化合物の物理的性質に起こる変化を物理変化といい、化合物の化学的性質に起こる変化を化学変化といいます。

2. 鉄の錆びは物理的変化ですか、それとも化学的変化ですか?

錆は酸化鉄（Fe）で構成されています。₂○₃）。したがって、錆と鉄は同義ではありません。錆びは酸化反応であり化学変化です。

3. 鉄が錆びる原因は何ですか?

サビは酸化反応で、鉄が酸素や水と反応して発生します。

4. 錆の化学反応とは何ですか?

サビの化学反応は、 4Fe+3O ₂ +6H ₂ O → 4Fe(OH) ₃ 。

5. 鉄の錆びはどのような化学反応ですか?

鉄の錆びは酸化反応です。