腐食と表面処理
中性で空気に触れた水の中で、鉄の表面に局部電池ができて腐食が進むとき、カソード(陰極)で主に起こる反応はどれか。
- AFe → Fe²⁺ + 2e⁻
- BO₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻
- C2H⁺ + 2e⁻ → H₂
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正解：B. O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻
1つの金属の表面でも、介在物や粒界、ひずみ、環境の不均一によって電位の低い部分と高い部分ができ、金属自身が導線の役をして小さな電池がたくさんできます。これが局部電池です。電位の低いアノードでは鉄が溶けて Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ が起こり(選択肢にあるこの式はアノードの反応です)、その電子を受け取るカソードでは、中性の水中では溶存酸素の還元 O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ が主に起こります。生じたFe²⁺とOH⁻が反応し、さらに酸化されて赤さび(FeOOHなど)になります。水素の発生 2H⁺ + 2e⁻ → H₂ は、H⁺の多い酸性の溶液で主になる反応で、中性ではH⁺が約10⁻⁷ mol/Lと少ないため主役になりません。