錆(酸化鉄)について教えて下さい！

質問

配管内に異物が発見され、その原因究明中です。該当配管の上流に弁があり、弁入口(合金鋼)が赤錆(三酸化二鉄)でボロボロでした。ちなみに弁上流は大気条件です。
ところが弁下流配管から発見された異物は黒い砂状の物質です。磁石にくっつくことから、黒錆(四酸化三鉄)の可能性が高いです。弁下流は、天然ガスが通っており、温度は200度くらいです。
今回お聞きしたいのは、赤錆(三酸化二鉄)が、低酸素状態(ガス)にさらされれば黒錆(四酸化三鉄)になりうるかどうか?です。
よろしくお願いしますm(__)m

回答No.2

556health

＃１です。
補足ですが、マグネタイト(四酸化三鉄)ができるためには、一度赤錆が溶解して鉄イオンになる必要があります。中性付近でも溶けないことはありませんが、配管内が酸性雰囲気になっていると、このプロセスが促進されると思われます。
錆がたくさんできているということは、その時点で鉄が少しずつ溶解している可能性がありそうです。何らかの酸の作用があるのかもしれませんね。

お礼

なるほど、酸性になっている可能性は考えていませんでした。ご丁寧に説明いただき、ありがとうございました！！

回答No.1

556health

酸化鉄を作る研究をしたことがあるのですが、
マグネタイト(四酸化三鉄)は非常に安定な物質で、結晶化するときに大抵これになります。二価の鉄イオンからスタートしても、三価の鉄イオンからスタートしても、系内に酸化還元に関与する物質があると勝手に価数を調整してマグネタイトになることが多いです。
ご質問の条件では、三価の鉄イオンが豊富な条件下で、天然ガスという還元剤が共存して、二価の鉄が生成しやすい条件が揃っています。ですので、マグネタイトが生成する可能性は十分あると考えられます。

なお、マグネタイトは、
Ｆｅ（II）＋Ｆｅ（III）＋Ｆｅ（III）＝８価
Ｏ（II）×４＝８価
という組み合わせですから、三価の鉄イオンのうち、三個に一個が二価に還元されれば出来上がるわけです。