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Q400★酸化と還元の作用を調べる実験をしたく、釘が錆びる様子を観察したところ、水道水、浄水、食塩水、還元性水素水(市販アルミ缶)、炭酸水 の順番で錆びました。還元水で錆びた理由、炭酸水で錆びなかった理由を教えてください。


鉄くぎが錆びると通常赤さび(Fe2O3)か黒さび(Fe3O4)になりますが、水につけた場合でしたら、赤さびになると思われます。さびは鉄と酸素が結びついたものなので"水"だけではなく、空気("酸素")も必要で、ここでは、「溶存酸素濃度」というものがかかわってきます。(水の中に溶けている酸素の濃度です。)

炭酸水や還元性水素水の中の溶存酸素濃度は、製造過程のちがいや、開封後に空気にさらされる時間のちがいによって変化する可能性があります(空気からの溶け込み、発泡等の影響)。あるいは釘を置いた場所(液面近くとか底の方とか)でも異なって来る可能性があるでしょうから、その関係をきちんと明らかにするには、今回の実験に使った水の溶存酸素濃度を検討する必要がありそうですね。

また、水中に溶けているその他の溶質(例えば金属イオン)やその濃度も錆び方に影響を与える可能性がありますので、純水を出発点として、効果を見たい溶質だけが入っている実験をデザインできると理想的かもしれませんね。


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なお、今回のことと関連する質問と回答が下記のページにも掲載されていますので、是非見て下さい。

中・高生の質問コーナーの
Q301, Q157, Q329, Q356
および、小学生の質問コーナーの
Q45, Q54, Q72, Q123, Q138, Q157

中2 (HY, KY, AK) 2022/9/15