危険物乙四 基礎的な物理学及び基礎的な化学 問22｜金属の腐食と防食

正しいのはアです。鉄がさびる（腐食する）のは、水分と酸素が両方あるときです。

• ア（正）: 腐食は水分＋酸素の共存で進む。
• イ（誤）: 水分・塩分があるほど腐食は速い。清浄・乾燥では進みにくい。
• ウ（誤）: 異種金属の接触＋湿りで電池作用（腐食）が生じる。
• エ（誤）: 塗装・めっきは腐食を防ぐ。促進ではない。
• オ（誤）: トタン（亜鉛めっき）は亜鉛が先に腐食して鉄を守る。

「腐食＝水＋酸素、塩分で促進、めっきで防止」を押さえます。

金属の腐食と防食:

金属の腐食（さび）は、金属が酸素や水と反応して酸化物等になる現象で、電気化学的に進みます。

• 腐食の条件: 水分と酸素の共存で進行（ア＝正）。塩分・酸（電解質）があると電気が流れやすくなり腐食が促進される（イ＝誤：清浄環境で速いは逆）。
• ガルバニック腐食（異種金属接触）: 異なる金属が接触して湿った環境にあると電池が形成され、イオン化傾向の大きい（卑な）金属が先に腐食する（ウ＝誤：生じないは誤り）。
• 防食法:
  • 塗装・めっき・ライニングで金属を環境から遮断（エ＝誤：促進は逆）。
  • 犠牲防食（流電陽極法）: 守りたい金属より卑な金属を接続し、そちらを先に腐食させる。
• トタンとブリキ: トタン＝鉄に亜鉛めっき（亜鉛が先に腐食し鉄を守る＝犠牲防食、オ＝誤）。ブリキ＝鉄にスズめっき（傷つくと鉄が先に腐食）。

引っかけパターン:

• 清浄・乾燥で腐食が速いとする逆転（イ）
• めっきが腐食を促進とする逆転（エ）
• トタンで鉄が先に腐食とする誤り（オ）

「水＋酸素で腐食・塩で促進・卑な金属が先に腐食」を固定します。

【理論的背景】

金属の腐食は、金属が電子を失って陽イオンになる酸化反応です。鉄の腐食を例にとると、湿った表面で鉄がFe²⁺となって溶け出し（陽極反応）、別の部分で酸素と水が電子を受け取る（陰極反応）という、いわば微小な電池が金属表面に無数にできることで進行します。この電気化学的な仕組みのため、(1)水分（電解質となる）、(2)酸素（電子の受け手）、(3)電解質（塩分・酸）の存在が腐食を加速します。乾燥した清浄な環境では、電気が流れず腐食は進みにくくなります。

【イオン化傾向とガルバニック腐食】

金属には陽イオンへのなりやすさの序列（イオン化傾向）があり、大きい順に K>Ca>Na>Mg>Al>Zn>Fe>Ni>Sn>Pb>(H)>Cu>Hg>Ag>Pt>Au です。異種金属が接触して湿った環境にあると、イオン化傾向の大きい（卑な）金属が陽極となって先に腐食し、小さい（貴な）金属は保護されます。これがガルバニック腐食であり、防食にも応用されます。

【実務・防食法と危険物】

• 被覆: 塗装・めっき・ライニングで金属を水・酸素・電解質から遮断。
• 犠牲防食（流電陽極法）: 守りたい鉄に、より卑な亜鉛・マグネシウム等を接続し、そちらを犠牲に腐食させて鉄を守る。トタン（亜鉛めっき鉄板）はこの原理で、亜鉛が先に腐食して鉄を保護する。一方ブリキ（スズめっき）はスズが鉄より貴なので、めっきに傷がつくと鉄が先に腐食する。
• 電気防食（外部電源法）: 外部電源で金属に電流を流し腐食を抑える。
• 危険物との接続: 危険物を貯蔵する地下タンク・配管は土壌中で腐食しやすく、外面の腐食防止措置（塗覆装）や電気防食、漏えい検査管による監視が法令で求められます（地下タンク貯蔵所の基準）。腐食による穴あきは漏えい・土壌汚染・引火事故の主因であり、腐食・防食の理解は危険物の安全管理に直結します。

【試験での位置づけ】

腐食・防食は、(1)腐食は水分＋酸素で進行・塩分/酸で促進、(2)異種金属接触で卑な金属が先に腐食、(3)防食は塗装・めっき・犠牲防食・電気防食、(4)トタンは亜鉛が犠牲になり鉄を守る、の各点が問われます。誤答は「乾燥・清浄で速い」「めっきで促進」「トタンで鉄が先に腐食」のように、腐食の条件や防食の効果を逆にして作られます。「腐食には水と酸素と電解質が要る」「卑な金属が身代わりになる（トタン）」という2つの軸で整理すれば、逆転選択肢を確実に判別できます。イオン化傾向の序列（K〜Au）は、電池・腐食・置換反応すべての基礎なので暗記しておきます。

【各選択肢の発展補足】

• ア（正）: 鉄の腐食は水分と酸素の共存で進行しやすい。
• イ（誤）: 水分・塩分があるほど腐食は速い。清浄・乾燥環境で速いは逆。
• ウ（誤）: 異種金属接触＋電解質でガルバニック腐食が生じる。
• エ（誤）: 塗装・めっきは腐食を防ぐ。促進は逆。
• オ（誤）: トタンは亜鉛が先に腐食して鉄を守る（犠牲防食）。鉄が先ではない。

【根拠】金属の電気化学的腐食・イオン化傾向・犠牲防食（確立した化学）。

【補足】腐食＝水分＋酸素（塩分・酸で促進）。異種金属接触で卑な金属が先に腐食。トタン＝亜鉛が犠牲で鉄を守る。地下タンク・配管の腐食防止に直結。