さびは、太陽系の少なくとも 1 つの惑星である火星だけでなく、地球上の生命の事実でもあります。その惑星の赤みがかった色合いは、主にその表面に存在する酸化鉄、または錆によるものです。さびは、酸化と呼ばれるプロセスで鉄が酸素と結合した結果であり、火星にさびが存在することは、火星の主成分である二酸化炭素とは異なり、過去には地球上により多くの酸素分子が存在していたことを示唆しています。 ' 現在の大気は、酸素を供給することもできます。ガス状の酸素に加えて、さびの形成には 2 段階のプロセスであるため、水が必要です。これは、はるか昔に火星に水が豊富にあったことを示しています。
TL;DR (長すぎる; 読んでいない)
サビの形成には、鉄、水、酸素が必要です。複雑なプロセスですが、化学式は単純に 4Fe + 3O2 です。 + 6H2 O → 4Fe(OH)3 .
最初のステップ:固体鉄の酸化
金属製の道具に水をかけたり、湿った空気にさらしたりすると錆が発生することはよく知られています。これは、錆びるプロセスの最初のステップで、固体の鉄が溶液に溶解するためです。この式は次のとおりです。
Fe(s) → Fe(aq) + 2e
この反応によって生成された電子は、水中の水素イオンや溶存酸素と結合して水を生成します:
4e + 4H(aq) + O2 (aq) → 2H2 O(l)
これらの 2 つの反応は、水と鉄 (II) イオンを生成しますが、錆は生成しません。それが形成されるためには、別の反応が起こらなければなりません.
第二段階：水和酸化鉄（錆）の生成
鉄が溶解する際に発生する水素イオンの消費により、水中の水酸化物 (OH) イオンが優勢になります。鉄(II)イオンがそれらと反応して緑のさびを形成します:
Fe(aq) + 2OH(aq) → Fe(OH)2 (s)
話はこれで終わりではありません。鉄 (II) イオンはまた、水中の水素と酸素と結合して、鉄 (III) イオンを生成します。
4Fe(aq) + 4H(aq) + O2 (aq) → 4Fe(aq) + 2H2 O(l)
これらの鉄イオンは、世界中の車体や金属屋根の穴を徐々に侵食する赤みを帯びた堆積物の形成に関与しています.それらは余分な水酸化物イオンと結合して、水酸化鉄(III)を形成します:
Fe(aq) + 3OH(aq) → Fe(OH)3
この化合物は脱水して Fe2 になります O3 .H2 〇 、さびの化学式です。
平衡方程式の記述
プロセス全体のバランスの取れた方程式を書くことに興味がある場合は、最初の反応物と反応の生成物を知るだけで済みます。反応物は鉄（Fe）、酸素（O2 ) と水 (H2 O)、生成物は水酸化鉄(III) Fe(OH)3 、だから Fe + O2 + H2 O → Fe(OH)3 .バランスの取れた方程式では、酸素、水素、鉄原子の数が方程式の両側に同じ数でなければなりません。水分子の数に 6 を掛け、水分子の数に 4 を掛けて、水素原子の数のバランスを取ります。次に、O2 の数を掛ける必要があります。 分子が 3 ずつ増え、Fe イオンの数が 4 増えます。結果は次のとおりです。
4Fe + 3O2 + 6H2 O → 4Fe(OH)3
