標準電極電位とは

正解：C. 亜鉛

標準電極電位は、金属とそのイオンの平衡を、標準水素電極を0 Vとして表した値です。値が負に大きい(卑な)金属ほど電子を放して陽イオンになろうとする傾向が強いので、3つの中では−0.76 Vの亜鉛が最も酸化されやすく、+0.34 Vの銅が最も酸化されにくい(貴な)金属です。銅とする選択肢は、符号の向きを逆に読んだ誤りです。鉄(−0.44 V)は亜鉛より貴なので、亜鉛ほどは酸化されやすくありません。ただし標準電極電位が示すのは起こりやすさの傾向で、実際の腐食の速さではありません。例えばアルミニウムは−1.66 Vと非常に卑ですが、表面の緻密な酸化皮膜のおかげで大気中ではよく耐えます。実際の環境での組み合わせの評価には、海水中で測った自然電位の序列(ガルバニック系列)を使います。

正解：A. 約0.32 V、亜鉛が溶けて鋼が守られる

起電力は、カソード側(貴な鉄)の電位からアノード側(卑な亜鉛)の電位を引いて、E = −0.44 − (−0.76) = 0.32 V です。卑な亜鉛がアノードとなって Zn → Zn²⁺ + 2e⁻ と溶け、その電子が鋼へ流れ込んで鋼をカソードにするので、鋼の溶解が抑えられます。これが犠牲陽極による防食(流電陽極方式)で、船体や港湾の鋼構造物、地中の配管などに使われ、陽極は消耗するので定期的に交換します。約1.20 Vは、2つの電位の大きさを足してしまった誤りです。約0.32 Vで鋼が溶けるとした選択肢は、貴と卑の向きを逆にしています。実際の海水中の電位は標準電極電位とは異なりますが、亜鉛が鋼より卑である関係は同じです。