さびは、イオンが自由に移動できないイオン化合物であるため、電気の伝導性が低くなります。
古いバッテリーを使用してデバイスに電力を供給したことがある場合は、デバイスに常に十分な電力が供給されているとは限らないことに気付いたかもしれません。よく調べてみると、端末を覆っている橙赤色のフレークが見つかる場合もあります。これらのフレークを取り除いた後、デバイスは問題なく動作するはずです。
しかし、なぜこれらのフレークがセル上に発生し、なぜバッテリーはフレークを取り除く前に十分な電力を供給しなかったのでしょうか?
錆びた端子は開回路につながる可能性があります。 （写真提供：twenty20）
これらの質問に答える科学の分野は、電子電気化学です .
伝導についての言葉
電位差の適用により電荷キャリアの方向性の流れを可能にする物質の特性は、電気伝導と呼ばれます .この電荷キャリアの時間の流れは、電流と呼ばれます。 .導電率は固有の特性 (内部構造のみに依存) であり、次のように定量化されます:
材料の導電率、 
は、1 を流れる電流です。 m 1 の長いサンプル m2 単位電圧（1ボルト）を印加したときの断面図。数学的には、関係は次のように表されます:
ここで、
私 =電流 (出力として測定)
V =印加電圧(入力)
l =サンプルの長さ
a =断面積
伝導は電荷の流れの尺度であるため、自由電荷キャリア (イオン、電子、陽子) を含む材料のみが電気を伝導できます。
錆の化学
さびは、水の存在下で金属鉄と酸素の間の酸化還元反応の化学生成物であり、触媒として機能します（反応速度を速めます）.鉄は酸化されて、橙褐色から赤色までの範囲のさまざまな酸化鉄になります。 さびは、これらすべての酸化鉄と水酸化鉄の総称です .
さびの化学反応
さびの化学反応。 (写真提供:Sansanorth/Shutterstock)
さび形成の反応は、反応速度とさびの形成を左右するさまざまなサブ反応で構成されています。これは、鉄が酸化され、酸素が還元される酸化還元反応です。関係する反応物は金属鉄 (Fe )、大気からの酸素ガス (O2 ) および水蒸気/水分 (H2O ).
- Fe (s ) ——> Fe2+ (aq ) + 2e– :このステップでは、水分の存在下で固体の鉄が 2 つの電子を失う (酸化する)
- 4Fe2+ (aq ) + O 2 ——> 4Fe3+ + 2O2- :Fe2+ のさらなる酸化 大気中の酸素の存在により発生
- O2 + 4 e− + 2H2O ——> 4 OH− :Fe の酸化から放出される電子 酸素を OH– に還元
- Fe2+ + 2H2O ⇌ Fe(OH)2 + 2H+ :Fe2+ 水中のイオンは Fe(OH)2 に水和されます
- Fe3+ + 3H2O ⇌ Fe(OH)3 + 3 H+ :Fe3+ 水中のイオンは Fe(OH)3 に水和されます
- Fe(OH)2 ——> FeO + H2O ：水分が除去（脱水）されると、FeOとFe2O3が形成されます
- 2FeO ——> Fe2O3 + H2O
さびは Fe(OH)2 の総称です 、Fe(OH)3 、FeO、Fe2O3 およびそれ以上の鉄の酸化物および水酸化物。
化学結合の性質
導電率は、電圧による電荷キャリアの秩序ある動きから生じる特性であることを思い出してください。電荷担体は、イオン、電子、または陽子です。自由電荷キャリアが存在しない場合、電圧を印加しても電流は流れません。
イオン結合について
Fe(OH)2 、Fe(OH)3 、FeO および Fe2O 3 すべてイオン化合物です。イオン性化合物は、金属原子 (Fe) が非金属原子に電子を供与するときに形成されます。金属原子は正電荷を獲得し、非金属原子は負電荷を獲得し、イオンが形成されます。これにより、反対に帯電した 2 つのイオン間に静電引力が生じます。この引力はイオンを近くに保ち、この結合はイオン結合と呼ばれます。金属から非金属への電子の移動によって形成される化合物は、イオン化合物と呼ばれます。
イオン間の静電引力は、室温でイオンを固体に保つのに十分なほど強力です。 (写真提供:OSweetNature/Shutterstock)
Rust が絶縁体である理由
水溶液中、溶融状態または気体状態の場合、イオンは自由に移動できるため、電気を伝導します。しかし、固相ではイオンは自由に動けず、強く結合して結晶を形成します。電圧の存在下で移動するイオン/電荷キャリアの傾向は、移動度と呼ばれます。
導電率は電荷キャリアの動きによって生じるため、ドリフト速度と呼ばれる特徴的な速度 Vd が存在します。 、電荷キャリアが移動します。ドリフト速度が大きいほど、電流は大きくなります。また、電圧は電界 E を生成します .モビリティは Vd で定義されます そしてE として:
イオンは固体結晶内で自由に移動できないため、さびは電気を通すことができません!
