- ベストアンサー
鉄錆びと不動態皮膜について
鉄錆びと不動態皮膜について教えてください。 鉄の不動態皮膜はFeOOH（オキシ水酸化鉄）やFe2O3などの鉄化合物で構成されていると知りました。 しかし、FeOOHが低い導電性であるのに対してFe2O3は非常に導電性が高く、内部の鉄から電子が比較的自由に表面に流れることができます。よって、Fe2O3を通して Fe -->Fe2+ + 2e- の反応で生成した電子がFe2O3の表面で酸素に受け取られることが可能だと思います。 つまり、内部の鉄の腐食（Fe2+の生成）は進行し続けることが可能だと思います。 この考えのどこが間違っているのでしょうか？
- kanakotti
- お礼率1% (8/548)
- 化学
- 回答数1
- ありがとう数3
- みんなの回答 （1）
- 専門家の回答
質問者が選んだベストアンサー
簡略化した図で説明してみます。 (ブラウザ上で見にくい場合は、メモ帳などに貼付後、適当なフォントに 変えてみて下さい：こちらは「MS GUI Gothic」で確認) ●：酸化皮膜 ○：金属鉄 ◆：鉄イオン △：放出電子 1)酸化皮膜で保護された状態 ●●●●● ●○○○● ●○○○● ●○○○● ●●●●● 2)(仮に)鉄の一部が電子を放出 ●●●●● ●○○○● ●○○◆●△ ●○○○● ●●●●● →電子を放出した分、内部は正電荷が過剰な状態 3)周り全てが酸化皮膜に覆われているため、正電荷を打ち消すには 一旦放出された電子(又は代わりの電子)を再度取り込むしかない ●●●●● ●○○○● ●○○○● ●○○○● ●●●●● →結果として、元の状態に戻る(=平衡) つまり、電子を放出した後は、正電荷が打ち消される必要があるわけ ですが、表面全体が緻密な酸化皮膜で覆われていると、その相殺は 電子でしか行えない、ということです。 (酸化皮膜が緻密であれば、電子以外の負電荷(陰イオン)は、内部 に生じた鉄イオンと対になれないため、相殺できない、と) 仮に、一部が酸化皮膜で覆われていない場合は、電子だけではなく 何らかの陰イオンによっても「正電荷の相殺」が可能になるため、 腐食が進行することになります。 2')鉄の一部が酸化(下面に酸化皮膜に覆われていない部分あり) ●●●●● ●○○○● ●○○◆●△ ●○○○● ●●○○● 3')鉄内部で電荷が移動 ●●●●● ●○○○● ●○○○●△ ●○○○● ●●○◆● 4')表面に現れた鉄イオンと外部の陰イオン(×)が対となる(→電荷相殺) ●●●●● ●○○○● ●○○○●△ ●○○○● ●●○ ● ◆・×(溶出) →酸化皮膜に覆われていない下面で、腐食が進行 ※この機構での保護は、放出電子が、酸化皮膜上で「自由電子」となる 場合に限られます。 (放出電子が「表面の酸化皮膜を還元」してしまうような状態になる 金属の場合は、実質酸化皮膜で覆われていないのと同じ、と) (ステンレスのクロムによる保護も、クロムの方が酸化しやすく、鉄では 酸化クロムを還元できないために、より効果的に保護できている・・・ ということかもしれません： あくまで個人的推測・憶測ですが(汗))
関連するQ&A
- ステンレス鋼表面の不動態
ステンレス鋼は、鉄に含有されたクロムが空気中で酸素と結合して表面に不動態皮膜（不動態？）をつくるため錆びにくいと聞いたことがあります。 腐食の定義を調べたところ 「金属の腐食は酸化還元反応により表面の金属が電子を失ってイオン化し金属面から脱落して行くことで進行する。生じたイオンは酸素により酸化物、水酸化物あるいは炭酸塩(緑青の場合)となり表面に堆積することが多い。」 ここで疑問なのですが、ステンレス鋼の場合も、クロムが酸素と結合して、酸化皮膜を形成しているのに、これは腐食とは全く異なることなのですか？
- ベストアンサー
- 物理学
- 不動態酸化皮膜とは酸化鉄のことですか。
不動態酸化皮膜の事を調べてもどの様な状態の皮膜なのかよくわかりません。腐食の観点からみて、酸化鉄の一部に不動態酸化皮膜があると考えればいいのでしょうか。又、鉄の場合の不動態酸化皮膜の化学式（構造式）はどうなってるのでしょうか。よろしくお願いします。
- 締切済み
- 化学
- 電子は不動態被膜を通り抜けることができますか
SUS316Lステンレス鋼が、塩分濃度3%、20℃の海水中で腐食する現象について調べています。 塩化物イオン等によって不動態皮膜が部分的に破壊され、Fe2+が海水中に溶出する際に、素材中から放出される電子はどのようにして絶縁体である不動態被膜を通り抜けているのでしょうか。 たとえばトンネル効果によって、ステンレス鋼が激しく腐食する反応が成立する程の多量の電子が不動態皮膜を通り抜けることは可能でしょうか。 それとも、多くの電子が不動態皮膜を通過することは実際には難しく、不動態が破壊された場所から順次電子が放出されて、腐食が進行していくのでしょうか。 この点について詳しくご教示いただければ幸いです。 よろしくお願いいたします。
- 締切済み
- 金属
- 銅 自然にできる緑青で不動態？？
緑青に関して、wikipediaで 【緑青は、酸素の触れる表面にのみ発生し、比較的脆いため落とすことが出来る上、緑青が金属の表面に発生すると皮膜が生じ不動態となり、内部の腐食を防ぐ効果がある。ブロンズ像は、緑青の皮膜のお陰で長期間原型を留めることを可能としている。】 とまるで天然の緑青が、空気に対して不動態になり、空気中の銅のそれ以上の酸化を 防ぐというような記述があるのですが、これは本当ですか？ 不動態形成を狙って意図的（人工的）に酸化皮膜を作る場合 あるいは環境中で経年でそうなるように狙って何かを作る場合と違って 自然にできる緑青程度では緻密さが足りず、銅の酸化を防ぐ能力は無いように思うのですが？
- ベストアンサー
- 化学
- 鉄の化合物と色
こんばんは。よろしくお願いします。 受験では、鉄の化合物について、反応式・生成される化合物・色がよく出題されるようです。 鉄の化合物は、 ------------------ 酸化数＋２ 鉄（ＩＩ）イオン 淡緑色 酸化鉄（ＩＩ）ＦｅＯ 黒色 水酸化鉄（ＩＩ）Ｆｅ（ＯＨ)２ 緑白色 硫酸鉄（ＩＩ）七水和物ＦｅＳＯ４・７Ｈ２Ｏ 青緑 ヘキサシアノ鉄（ＩＩ）酸カリウム三水和物Ｋ４［Ｆｅ(ＣＮ)６］・３Ｈ２Ｏ 黄色 酸化数＋３ 鉄（ＩＩＩ）イオン 黄褐色 酸化鉄（ＩＩＩ）Ｆｅ２Ｏ３ 赤褐色 水酸化鉄（ＩＩＩ）Ｆｅ(ＯＨ)３ 赤褐色 塩化鉄（ＩＩＩ）六水和物ＦｅＣｌ３・６Ｈ２Ｏ 黄褐色 ヘキサシアノ鉄（ＩＩＩ）酸カリウムＫ３［Ｆｅ(ＣＮ)６］ 赤色（水溶液は黄褐色） 酸化数＋２，＋３ 四酸化三鉄Ｆｅ３Ｏ４ 黒色 ターンブルー青 濃青色 紺青 濃青色 （ターンブルー青と紺青は同じ物質） ------------------ だけあるようなのですが、これは全て化合物・色を一緒に覚えなくてはならないのでしょうか。語呂合わせがないにしても、こういう理屈でこの色になる、など。無理やり自分を納得させるためのものでも良いですから、なにかありましたら教えていただければ幸いです。全て覚えるのは厳しいです…しかし覚えるしかないのでしょうか…。
- 締切済み
- 化学
- ステンレスの錆
ステンレス自体が錆びた場合って、発生するのは赤錆だけなのでしょうか？ 屋外に設置している機械で蓋を開けると、中に使用されているステンレスのナットでも金具でもなんでもいいんですけど、表面に白い生成物が浮いてることがよくあるんです。 これってなんでしょう？？？ 含有されているニッケルって、ところで錆びるんでしょうか？ そうであれば、ある文献で「ニッケルの錆は緑錆です。」（注：緑青ではない） って文を見た記憶があるけど、白い生成物はそれのことなのかなー？ でも字の感じからして違いますね。 詳しい方、教えてください。 １．ステンレスの錆の種類 ２．ニッケルが錆びるとどんなものが発生して、それは腐食生成物であるのか。 （ちなみに、ステンレスの構成・腐食原理などなど一般的なことは知ってますので、説明不要です。）
- 締切済み
- 化学
- 鉄の腐食電池反応について
下記の問題について教えて下さい。 酸性溶液中と中性溶液中での鉄の腐食電池反応について、反応式を示し、両者の相違点を述べなさい。 中性溶液中での鉄の反応式は、 2Fe +O2 + 2H2O → 2Fe2+ + 4OH- → 2Fe(OH)2 となり、「酸素消費型の腐食」になると思うんですが、 酸性溶液中での鉄の反応式がわかりません。 ただ、結果的には「水素発生型の腐食」なると思います。 酸性溶液中での鉄の反応式を教えて下さい。 よろしくお願い致します。
- 締切済み
- 化学
