腐食・錆び

腐食と錆は、材料の分解につながる2つの化学プロセスです。

腐食

材料は外部環境と反応すると、ある期間内にその構造が劣化し、より小さな破片に分解されます。最終的には原子レベルまで分解することができます。これを腐食という。これは通常、金属で発生します。金属は外部環境にさらされると、大気中の酸素と反応し、酸化する。金属だけでなく、高分子やセラミックなどの素材も崩壊することがあります。しかしこの場合、劣化と呼ばれる。金属を腐食させる外的要因としては、水、酸、アルカリ、塩、油などの固体と液体の化学物質がある。このほか、金属は酸の蒸気、ホルムアルデヒドガス、アンモニア、硫黄を含むガスなどにさらされると腐食する。腐食プロセスの基本は電気化学反応である。腐食が起こる金属では、カソード反応とアノード反応が起こります。金属原子が水に触れると、酸素分子に電子を渡してプラスの金属イオンを形成する。これが陽極反応である。生成された電子は、カソード反応によって消費される。カソード反応とアノード反応が起こる2つの場所は、状況に応じて近かったり遠かったりする。素材には、腐食しにくいものと、腐食しやすいものがあります。しかし、腐食はある方法によって防ぐことができる。コーティングは、素材を腐食から保護する方法の一つです。塗装、電気メッキ、エナメル塗料の塗布などが含まれます。

ラスティ

錆びは、鉄を含む金属によく見られる化学的なプロセスである。つまり、鉄がある状態で腐食が起こることを「錆びる」と言います。錆が発生するためには、ある条件が必要です。鉄は、酸素、水分、水分の存在下でこの反応を起こし、一連の酸化鉄を形成する。この赤褐色の化合物が錆と呼ばれるものです。このように、錆には水和酸化鉄Fe2O3・nH2Oと水酸化酸化鉄（FeO（OH）、Fe（OH）3）が含まれています。一カ所から始まったサビはやがて広がり、金属全体が腐敗していきます。鉄だけでなく、鉄を含む金属（合金）も錆びることがあります。

錆びは、鉄から酸素への電子の移動で始まる。鉄原子から2個の電子が移動して鉄イオンができるのは、次のような場合である。

Fe → Fe2++2

酸素は水の存在下で電子を受け取り、水酸化物イオンを形成する。

酸素＋4 e-＋2H2O→4OH-となる。

上記の反応は、酸の存在下で促進される。また、塩に近い電解質が存在する場合は、さらに反応が促進される。鉄さびにはFe(III)イオンが含まれているので、生成したFe2+は以下のように酸化還元反応を起こし、Fe3+を生成します。

4 Fe2++O2→4 Fe3++2 O2 負

鉄3+と鉄2+は水と次のような酸塩基反応を起こす。

Fe2++2 H2O⇌Fe(OH)2+2h+.

Fe3++3 H2O⇌Fe(OH)3+3h+.

その結果、一連の酸化鉄ができあがります。

Fe(OH)2 ⇌ FeO + H2O

Fe(OH)3 ⇌ FeO(OH) + H2O

2 FeO(OH) ⇌ Fe2O3 + H2O