なぜ鉄はさびるのか：釘の上の腐食セル

湿った空気中で裸の鉄・亜鉛めっき鉄・塗装鉄を比較し、さびの電気化学を見る。

目的

さびを短絡した電気化学セルとして説明し、2つの防食法を導く。

器具と試薬

模式を切り替えられる模式図：湿った空気の膜の下の鉄棒（裸・亜鉛めっき・塗装）。

解説

さびには金属表面に $\ce{O2}$ と $\ce{H2O}$ の両方が必要。水膜が電解質となり、陽極部で $\ce{Fe -> Fe^{2+} + 2e^-}$、陰極部で $\ce{O2 + 2H2O + 4e^- -> 4OH^-}$ が起こる。イオンが結合しさらに酸化されて水和酸化鉄(III)＝さびになる。亜鉛は鉄より活性が高い（$E°_{\ce{Zn^{2+}/Zn}} = -0{,}76$ V、鉄は $-0{,}44$ V）ため犠牲的に鉄を守り、塗装は金属を電解質から隔離するだけである。

バーチャル実験は直感をつかむための簡略化したモデルです。実際の実験や安全教育の代わりにはなりません。指導者なしに自宅で再現しないでください。