科学

なぜ鉄はさびるの？

まず答え

ふだん目にする赤さびは、鉄に水と酸素がふれてできる物質です。鉄の表面で化学変化が少しずつ進み、もとの鉄とは違う成分が作られます。

水の膜ができる：鉄の表面にうすい水がつき、空気中の酸素もその水にとけ込みます。
鉄が変化する：鉄の一部は電子（小さな電気の粒）を手放して、鉄イオンという状態になり、水の中に出ます。電子は酸素に受け取られます。
さびができる：鉄イオンが酸素や水とさらに反応し、赤さびなどになります。赤さびは一種類の物質ではなく、水分を含む酸化鉄（鉄と酸素が結びついた物質）などが混ざったものです。

水の膜がある場所で反応が進みます。図は主な流れを簡略化して示しています。

塩が水にとけると、電気を帯びた粒（イオン）になります。イオンを含む水は電気を通しやすく、鉄がさびる反応を速めます。そのため、海水や道路にまかれた塩水では、さびが速く進むことがあります。塩はさびを速めますが、必要な材料ではありません。

鉄のさびは、表面をすき間なく覆う丈夫な膜ではありません。もろくはがれると、その下の鉄が水や酸素にふれ、さびが続きます。

塗装は水や酸素が鉄にふれるのを防ぎます。塗装に傷がつくと、その場所からさびることがあります。亜鉛めっきは鉄を亜鉛で覆い、傷ができたときも、近くの亜鉛が鉄より先に反応して鉄を守る場合があります。