鉄の赤さび

一般小学生

まとめ

  • 鉄が湿った空気中で酸素および水分と反応して生成される、赤茶色の酸化物のこと。
  • 構造が多孔質で非常に脆いため、表面から内部へと酸素や水を通しやすく、金属全体を腐食させる性質を持つ。
  • 化学的には「水和酸化鉄(III)」を主成分とし、金属が酸素と結びつく酸化反応の一種である。

解説

鉄の赤さびは、鉄が空気中の酸素や水分と電気化学的に反応することで発生します。この現象は化学的に「酸化」と呼ばれ、物質が酸素と結合する反応です。生成される赤さびの主成分は水和酸化鉄(III)(Fe2O3・nH2O)であり、非常に脆く剥がれやすいのが特徴です。

赤さびの最大の問題点は、その物理的構造にあります。赤さびは非常に粗い「多孔質」な構造をしているため、金属表面を緻密に保護することができません。その隙間から酸素や水分が容易に内部へ浸透し続けるため、腐食が表面から深部へと連鎖的に進行します。その結果、最終的に鉄の強度が著しく低下し、金属そのものが崩壊に至ります。これは、高温加熱などで形成され、内部を保護する緻密な「黒さび(Fe3O4)」とは対照的な性質です。

コラム

金属がさびる反応は、極めて緩やかな「燃焼」と捉えることができます。鉄がさびる際には、結合した酸素の質量分だけ全体の重さが増加します。また、さびを速める条件として、水分のほかに塩分などが存在すると、電気化学的な反応が促進され腐食スピードが上がります。

理科の学習では、酸化物から酸素を奪う「還元」とセットで理解することが重要です。例えば、酸化銅を還元して銅に戻す際、5gの酸化銅から4gの銅が得られるといった質量の比率計算がありますが、鉄の酸化においても同様に、反応前後の質量変化を捉える視点が求められます。

小学生のみなさんへ

鉄を外に置いておくと、いつの間にか赤茶色になってボロボロになっていることがありますね。これが「鉄の赤さび」です。鉄が湿った空気の中にある酸素さんそや水と結びついて、別の物質に変わってしまう酸化さんかという反応はんのうによって起こります。

赤さびは、表面に小さなすき間がたくさん空いているのが特徴です。そのため、そこから水や空気がどんどん中に入っていって、鉄の奥の方まで腐食ふしょく(ボロボロにすること)を進めてしまいます。鉄がさびると、くっついた酸素の分だけ全体の質量しつりょう重さ)が増えることも理科の大切なポイントです。

ルラスタコラム

使い捨てカイロが温かくなるのは、実は鉄がさびる時に出す熱を利用しているんだよ。わざと早くさびるように工夫して、みんなの手を温めてくれているんだね。

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