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(6667) 酢の防錆効果について教えてください
ダイチ
2004/08/28(土) 21:49

中1です。夏休みの自由研究で、各種水溶液に対する鉄(釘)の錆びやすさを調べたところ、酢が全く錆びませんでした。
本当に酢に防錆効果があるのでしょうか?そのメカニズムについて教えてください。(水中での錆びの発生原理については理解したつもりです)。


(6675) (Re:6667)
Re:酢の防錆効果について教えてください
IRON28
2004/08/29(日) 09:09

#6667 ダイチさん
酢の防錆効果というのは私も初めて聞くことですが、どのような実験をされ
たのですか。 

>各種水溶液に対する鉄(釘)の錆びやすさを調べたところ
「各種水溶液」を具体的に書いてください。「3%の食塩水」とか「酢酸
○○%含有の食用酢」とか。水溶液を作るときに使った水はどんなものです
か。水道水とか薬局で買った精製水とか。

「錆びやすさ」の調べ方はどやったの? たとえば「3%の食塩水によく
磨いた釘を沈めて24時間放置し、くぎの表面に生じた赤黄色のものの量
(くぎ表面の被覆の度合い)を観察した」という感じ?。



(6679) (Re:6675)
Re2:酢の防錆効果について教えてください
ダイチ
2004/08/29(日) 14:07

IRON28さん
さっそくのご返事ありがとうございました。

実験方法は5種類の水溶液30mlをプラカップに入れ、長さ約2cmの釘をその中に入れて室温で10日間放置しました(ラップを軽くかけました)。
水溶液として水、20%食塩水、醤油原液、20%砂糖水、食用酢原液(米酢:酸度4.5%)を使用しました。水はすべて水道水です。
錆びの出来易さは、2日毎に目視確認しました。
その結果以下の順で赤錆が発生しました。
食塩水≒醤油>水≒砂糖水>>食用酢
酢は10日後でも釘表面に全く赤錆は観られませんでした。

酢酸は弱酸の一種なので水よりも錆びやすいと考えられるのですが、原因がわかりません。
汚れた釘をそのまま使用したのが悪かったのでしょうか?
もう一度実験をしてみます。

食用酢には酢酸3〜4%、不揮発酸1.2〜1.5%、エキス3〜4%、たんぱく質2〜3%含まれていると理科辞典に書いていました。これらの成分が防錆効果を発揮したのでしょうか?
アドバイスおねがいします。



(6685) (Re:6679)
Re3:酢の防錆効果について教えてください
IRON28
2004/08/29(日) 17:38

#6679 ダイチさん 
こんどは実験のことよく書けてます。みんなこのように書いてくれたらいいの
ですが(^^;

>食塩水≒醤油>水≒砂糖水>>食用酢
>酢は10日後でも釘表面に全く赤錆は観られませんでした。

>酢酸は弱酸の一種なので水よりも錆びやすいと考えられるのですが、原因
>がわかりません。

まさに弱酸の一種であるが上に赤錆生成に到らず、鉄が溶けるだけになってい
るのでは? 極端な話、くぎを希塩酸につけていたら赤錆ができる暇もなく溶
ける一方になりますが、これと同じことがゆっくりと起きているのではないか
と思います。
 赤錆というのはまず水酸化第一鉄Fe(OH)2ができ、それがさらに第二鉄まで
酸化されてできますが(但し中身は単純ではなくFe(OH)3とFeOOHの混合物だっ
たかな?)水酸化第一鉄は酸に容易に溶けます。
 Fe(OH)2+2HCl=FeCl2 +2H2O
酢酸が相手だと
 Fe(OH)2 +2CH3COOH=Fe(CH3COO)2 + 2H2O
となります。この酢酸第一鉄が水に溶けるので(仮定)釘の表面に付着せ
ず、酢の中に拡散していっているのではないでしょうか。酢酸第一鉄はたぶ
ん淡緑色なので酢はこの色になっていませんか。しかし、茶色っぽく(ある
いは黄色っぽく)濁っている可能性もあります。10日の間にFe3+の化合物
にまで酸化されるかもしれないこと、このFe3+化合物はおそらく水に溶けな
いだろうからです。
例えば、4Fe(CH3COO)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(CH3COO)2(OH)。
この説明を検証するため次のことをやってみてください。
 1)酢酸第一鉄はほんとに水に溶けるか調べる
 2)鉄釘を使ったときの酢を薄めのNaOH水溶液に入れてみる。酢酸第一鉄が
   できていたらFe(OH)2の沈殿ができます。
   Fe(CH3COO)2+ 2NaOH = Fe(OH)2 + 2Na(CH3COO)2
  普通は空気に触れた状態でやるのでFe(OH)2はいずれ酸化されて赤錆のよ
  うなものができます。このことを早く観察しようと思ったらオキシドール
  を垂らすか、試験管にいれ(底から2cmばかり)その口をふさいで
  中の液を上下によく振ってもいいです。

>汚れた釘をそのまま使用したのが悪かったのでしょうか?
「汚れた」とは? こういう実験する場合には油汚れを落としてサンドペー
パーで磨いて光った表面を出していないといけません(^^;



(6688) (Re:6685)
Re4: 酢の防錆効果について教えてください
aromatic Kam
2004/08/29(日) 19:51

IRON28さんへ。
面白いですね。
ところで、だいぶ昔ですが、鉄(II)の標準溶液は、EDTAのキレートとして調整したように思います。2価でも、黄色かった記憶があります(記憶違いのおそれもあります。学部2年の分析化学実験でやりました)。そうすると、今回のダイチさんの実験でも、酢酸過剰の条件で安定な鉄(II)のキレートが生じ、水酸化鉄などの、よくわからないポリマーになりにくかった、ということも考えられますね。酢の色も、黄色いですし、鉄が(キレートとして)とけ込んでいってもわかりにくいのかもしれません。

ダイチさんへ。
そういうわけで、酢酸は酸ですから、鉄はどんどん反応して鉄イオンになっているのだろうと考えられます。その鉄イオンが、3価の酸化物や水酸化物となって「さび」としてそこに残らず、溶液中に混ざっていって、見かけ上はちっともさびなかった、ということなのかもしれません。
これを確かめるには、釘を浸けていた酢酸を取り出し、そこに鉄イオンが含まれているかどうか、調べてみれば良いですね。


== FCHEM Forum SubManager 兼【教育】進行役 aromatic Kam / 嘉村 均



(6692) (Re:6688)
Re5: 酢の防錆効果について教えてください
M&M
2004/08/29(日) 22:01

M&Mです。
>これを確かめるには、釘を浸けていた酢酸を取り出し、そこに鉄イオンが
>含まれているかどうか、調べてみれば良いですね。

 一番簡単なのは、洗浄・乾燥して天秤で質量をはかることでしょうか。酢につける前にもはかっておく必要がありますけれど。



(6737) (Re:6685)
Re4:酢の防錆効果について教えてください
ダイチ
2004/08/31(火) 01:05

IRON28さん
正確な解説ありがとうございました。しかし中学生の僕には話しの半分ぐらいしか理解できません。

>まさに弱酸の一種であるが上に赤錆生成に到らず、鉄が溶ける>だけになっているのでは?


僕もそう考えて、ミツカン酢のHPを調べてみました。すると酢には10円玉をきれいにする効果があると書いていました。原理は10円玉表面の酸化銅が酢酸と反応して酢酸銅になり、それが酢の中に溶け込むとの説明がありました(ためしにやってみたら結構きれいになりました)。IRON28さんの説明もこれに近いことが起きていると理解しました。


>酢酸第一鉄はたぶん淡緑色なので酢はこの色になっていませんか。しかし、茶色っぽく(あるいは黄色っぽく)濁っている可能性もあります。
> 1)酢酸第一鉄はほんとに水に溶けるか調べる
> 2)鉄釘を使ったときの酢を薄めのNaOH水溶液に入れてみる。酢酸第一鉄が
   できていたらFe(OH)2の沈殿ができます。

家庭で実験するには大変なので、代わりに水中の赤錆が生じた釘を酢につけてみました。すると約1日で赤錆が釘からはがれ、淡緑色から黄色っぽく濁りました。

今回の自由研究の結論として、以下のようにまとめようと思います。
1.錆びの出来易さは「食塩水≒醤油>水≒砂糖水>>酢」は本
当だ。
2.錆びには以下の2種類ある。
赤錆:水酸化鉄・・・水と酸素の作用で発生
黒錆:酸化鉄・・・熱で発生
3.食塩水や醤油には塩素イオンが含まれていて赤錆びの発生を
促進する。
4.酢は弱酸なので赤錆生成に到らず、鉄が溶けるだけになって
いる。

IRON28さん、aromatic Kamさん、M&Mさん
皆さんのおかげで何とか宿題が完成しそうです。ありがとうございました。
宿題のできていない君! ぼくの自由研究をパクらないでヨ(エヘヘ)

追伸 今回の実験結果の応用として、やかんの底に生じたススを取るために酢の効果を調べてみました。酢に6時間くらいつけると結構きれいになりました。ただし、家の中は酢の臭いで大変でした。やるときは屋外をお勧めします。また、やりすぎるといつかはやかんに穴が開くのかな?



(6739) (Re:6737)
Re5:酢の防錆効果について教えてください
防人青心
2004/08/31(火) 01:59

>家庭で実験するには大変なので、代わりに水中の赤錆が生じた釘を酢につけてみました。すると約1日で赤錆が釘からはがれ、淡緑色から黄色っぽく濁りました。

IRONさんと同じ確認の質問ですが、最初のお酢の実験は、錆を溶かした時と同じような色になりましたか?
食用酢は醗酵して作るものなので、防錆効果があるかもしれないという最初の考察もあり得ないわけではないのですよ。


(6782) (Re:6737)
Re5:酢の防錆効果について教えてください
IRON28
2004/08/31(火) 22:46

#6737 ダイチさん

>原理は10円玉表面の酸化銅が酢酸と反応して酢酸銅になり、それが酢の中に
>溶け込むとの説明がありました(ためしにやってみたら結構きれいになりまし
>た)。IRON28さんの説明もこれに近いことが起きていると理解しました。
この理解は正しいです。
>淡緑色から黄色っぽく濁りました。
この「淡緑色」は酢の色ですね。

>黒錆:酸化鉄・・・熱で発生
前にも出たけどFe3O4です。磁石にくっつきます。

>3.食塩水や醤油には塩素イオンが含まれていて赤錆びの発生を

私の時代は「塩素イオン」だったけど今は「塩化物イオン」では?(^^;

>追伸 今回の実験結果の応用として、やかんの底に生じたススを取るため
>に酢の効果を調べてみました。
ススは酢とは反応しない炭素なので「今回の実験結果の応用」にはならないはず
だけど?





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