腐食概論:腐食の基礎

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  【酸化還元反応】

 金属の腐食反応は,次に説明する腐食と電気化学に示すように,均質な溶液中での化学反応とは異なる特徴がある。ここでは,水の関与する金属表面での腐食の理解のため,酸化還元反応の基礎を解説する。
 表面の金属原子(M)は,酸化反応によりn個の電子(e-)を放出し,n価の金属陽イオン(Mn+)となり,接触する水溶液中に移動する。
    M → Mn++ne-
 金属の腐食科学では,この酸化反応をアノード反応という。これに対応するn個の電子を受け取る還元反応が同時に起きなければならない。この還元反応をカソード反応という。
 
 カソード反応は,金属に接触する水溶液の性質に大きく影響される。水溶液が酸性の場合は,水素イオン(H+)の還元で水素ガス(H2)の発生する反応が起きる。
    2e-+2H++H2
 水溶液が,中性,又は塩基性(アルカリ性)の場合は,水溶液に溶解している酸素(溶存酸素という)が還元され,水酸化物イオン(OH-)を生成する還元反応が起きる。
    4e-+O2+2H2O → 4OH-
 酸素以外にも還元されやすい物質,又はイオン(仮にRed2+とする)が溶液中や金属表面に存在すると,これの還元反応で電子が消費される。 
    2e-+Red2+ → Red
 例として,鉄が腐食し,表面に腐食生成物が付着している場合に,ある種の腐食生成物が還元されて鉄の腐食を進める(【鋼の腐食】:腐食した鋼の腐食参照)。

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