さびの原理

質問

鋼板やＳＵＳのさびの原理について教えてください。
ある程度化学的な説明を希望します（○○と△△が反応して□□・・・とか）。
（１）普通の環境でも鉄は錆びますよね。これはどういう原理でしょうか。
（２）「塩害」という言葉を聞いたことがあります。（１）とは違う原理なのでしょうか。それとも原理は同じで程度が（１）よりひどいというものでしょうか。
（３）「塩害地域」の場合、鉄ではなくＳＵＳなら錆びないと考えてよいのでしょうか。
（４）酸性ガスがあるような雰囲気では直感的に錆びる（というか腐蝕？）という気がしますが、化学的にはどういう反応なのでしょうか（硫酸、塩酸・・・）。また塗装した鉄ではどうか、ＳＵＳならどうか・・・？
（５）さらに温泉、浄水場という雰囲気ではどんな化学現象が起るのでしょうか。

質問の内容が抽象的かもしれませんがよろしくお願いします。
もっとここを具体的に！という点がありましたらご指導ください。

よろしくお願いいたします。

回答No.5

bagoo55 · ベストアンサー

＞（１）普通の環境でも鉄は錆びますよね。これはどういう原理でしょうか。

こんな原理です。
金属の錆びの原理は、金属が電解質中にイオン化していく反応をいいます。
簡単に言えば、電気化学反応が錆びの原因となっています。
例えば、鉄の表面は一見均一に見えますが、顕微鏡で見れば化学成分、組織、結晶方位、酸化皮膜、付着物などが局部的に異なっています。これらの不均一性によって局部に電位の高低を生じ電池が構成されます。これを局部電池又は腐食電池といい、鉄の表面に電解質が接触していた場合、鉄の中を流れる電流は電位の高い方（カソード）から低い方（アノード）へ、電解質の中では電位の低い方から高い方へ電流が流れ、電位の低い部分で鉄のイオン化が発生します。その結果、電位の低い部分が腐食して錆びとなります。
アノード反応：Fe → Fe++ + 2e-
カソード反応：1/2×O2 + H2O + 2e- → 2OH-

＞（２）「塩害」という言葉を聞いたことがあります。（１）とは違う原理なのでしょうか。それとも原理は同じで程度が（１）よりひどいというものでしょうか。

基本的には同じような原理です。塩分が電解質となるため、通常の使用状況より電気反応が多くなり、鉄がイオン化しやすくなります。

＞（３）「塩害地域」の場合、鉄ではなくＳＵＳなら錆びないと考えてよいのでしょうか。

SUSも錆びます。SUSの表面に塩が付着するとSUS表面の酸化膜が犯されるので塩が付着している部分のみ錆びが発生します。また塩害地域で金属を使用するならば、クロムたっぷりのSUSか、チタン、重防食塗装、電気防食などが有効です。

＞（４）酸性ガスがあるような雰囲気では直感的に錆びる（というか腐蝕？）という気がしますが、化学的にはどういう反応なのでしょうか（硫酸、塩酸・・・）。また塗装した鉄ではどうか、ＳＵＳならどうか・・・？

こちらもイオン化現象に近いため、（１）の答えを参照してください。
しかし例外的なものもあり、例えば内面処理をしていない炭素鋼管に濃硫酸を通すと、酸化皮膜が出来るため、濃硫酸によって腐食が起こらないなどの現象もあります。

＞（５）さらに温泉、浄水場という雰囲気ではどんな化学現象が起るのでしょうか。

雰囲気内の物質などにもよるのでどんな化学現象が起こるかは不明です。しかし、SUSなら問題なく使用出来るはずです。温泉タンクなどは、クラッド鋼やSUS316の薄板内張りなどで腐食防止処置をしています。浄水場の重要な箇所やパイプもSUS製です。
また、

もっと詳しく錆びの原理を知りたい場合には、電気化学又は電気防食について調べると良いでしょう。

回答No.4

noname#21649

＞普通の環境
系をお知らせください。「普通」とは何をもって普通としますか。25度C1きてい硫酸溶液.25度C.海水中.内陸地下配管.石油パイブライン.塗装済み鉄板....。
何の「塩害」でしょうか。単なる塩素イオン（最近名称がかわりました読み替えてください）による腐食促進作用についてか.こうしょくやすき間腐食を考慮しますか。
＞酸性ガス
の定義は？。火山性酸性ガス.大気汚染ガス？
＞塗装した
塗装剤は？。プライマリーの使用は？
＞温泉、
せんしつは？。硫黄せんと食塩せんでは機構が異なります。

回答No.3

TEOS

参考までに、ホカロン等の使い捨てカイロは、還元鉄に、触媒の塩類（食塩ｏｒ塩カル）＋水分（保水材に含ませ）
がそろって反応します。

ＳＵＳでも　塩水（海水）に触れていると、錆びてきます。　塩類が触媒になり　反応が促進します。

普通の環境でも　大気中の水分で錆びると考えます。
酸化鉄か　水酸化鉄になると考えます。

還元鉄については　極秘に作っている物も多いので
知りたければ　後日書きますね。

以前は　ホカロンの製法に近い物を作って　研究してました。　特殊鉄粉は　詳しいと思います。

聞きたいこと書いてみて下さい。

回答No.2

kajyukun

酸化と同時に還元反応が起こります。
アルカリや中性水溶液中での酸素還元される酸素消費型腐食と、酸性水溶液中での水素イオンが還元される水素発生型腐食などがあるようです。

回答No.1

hana-hana3

鉄が酸素と結合して酸化鉄になる事で錆となります。
急激にこの反応をさせているのが、ホッカイロ等の商品です。（袋に入れて、酸素を遮断すると反応が止まります）

下記のＨＰをごらん下さい。
いくつかの疑問は解けると思います。

http://www.sofutemu.co.jp/page.html

参考URL：

http://www.nc-21.co.jp/index.html