鉄くぎはどの条件でさびやすいのか

鉄くぎのさび方を比べる自由研究

鉄でできたものは、時間がたつと茶色くさびることがあります。

公園の鉄棒、自転車のチェーン、古いフェンス、雨ざらしの道具などを見ると、赤茶色のさびがついていることがあります。

では、鉄くぎはどのような条件でさびやすいのでしょうか。

水につけるとさびるのか。塩水ではどうなるのか。空気だけではさびるのか。

この実験では、鉄くぎをいろいろな条件に置き、さび方の違いを観察します。

さびとは何か

鉄のさびは、鉄が空気中の酸素や水分と反応してできるものです。

鉄はそのままでは、少しずつ空気や水と反応して変化していきます。

その変化によって、赤茶色のさびができます。

つまり、鉄がさびるには、水と空気が深く関係しています。

鉄がさびるために必要なもの

鉄がさびるには、主に次のものが関係しています。

  • 鉄
  • 水
  • 空気中の酸素

鉄くぎを完全に乾いた場所に置いておくだけでは、短い期間ではあまりさびません。

しかし、水分があると、鉄と酸素が反応しやすくなります。

特に、鉄くぎの一部が水にぬれ、同時に空気にもふれているような場所では、さびができやすくなります。

塩水ではなぜさびやすいのか

鉄くぎは、水道水よりも塩水の中でさびやすくなることがあります。

塩水は、電気を通しやすい水です。

そのため、鉄の表面で起こる反応が進みやすくなります。

海の近くで自転車や金属の道具がさびやすいのも、海水に含まれる塩分が関係しています。

この実験では、水道水と塩水を比べることで、塩分がさびに関係しているかを調べることができます。

空気をさえぎるとどうなるのか

鉄がさびるには、空気中の酸素も必要です。

そこで、水の上に油を浮かべて、空気が水にふれにくい状態を作ると、さび方が変わるかを調べることができます。

油は水に溶けにくく、水の上に層を作ります。

その油の層が、空気と水の間をさえぎる働きをします。

これにより、鉄くぎに酸素が届きにくくなり、さびにくくなる可能性があります。

実験で比べる条件

自由研究としては、次のような条件を比べるとわかりやすくなります。

  • 乾いたまま置いた鉄くぎ
  • 水道水に入れた鉄くぎ
  • 塩水に入れた鉄くぎ
  • 水道水に入れ、上に油を浮かべた鉄くぎ

この4つを比べると、水、塩分、空気の影響が見えやすくなります。

用意するもの

  • 鉄くぎ
  • 透明なプラスチックカップ
  • 水道水
  • 食塩
  • サラダ油
  • ラベル用の紙やテープ
  • 記録用紙
  • スマートフォンやカメラ

鉄くぎは、できるだけ同じ種類、同じ大きさのものを使います。

条件をそろえることで、結果を比べやすくなります。

基本の実験方法

まず、透明なカップを4つ用意します。

それぞれのカップに、A、B、C、Dのラベルをつけます。

Aには乾いた鉄くぎを入れます。

Bには水道水と鉄くぎを入れます。

Cには塩水と鉄くぎを入れます。

Dには水道水と鉄くぎを入れ、その上にサラダ油を少し浮かべます。

あとは、毎日同じ時間に観察し、鉄くぎの色や水の色の変化を記録します。

観察のポイント

観察するときは、次のような点を見るとよいです。

  • 鉄くぎの色が変わったか
  • 赤茶色のさびが出てきたか
  • 水の色が変わったか
  • くぎのどの部分が一番さびているか
  • 何日目に変化が見え始めたか

特に、鉄くぎの水面に近い部分はよく観察します。

水と空気の両方にふれやすい場所なので、さびが出やすいことがあります。

予想の立て方

実験前には、どの条件で一番さびやすいかを予想します。

たとえば、「塩水に入れた鉄くぎが一番さびると思う」と予想できます。

理由は、塩水が鉄の変化を進みやすくするからです。

また、「乾いた鉄くぎはあまりさびないと思う」と予想することもできます。

大切なのは、予想が当たることではありません。

なぜそう考えたのかを書き、実験結果と比べることが自由研究では大切です。

結果のまとめ方

結果は、日ごとの変化を表にするとわかりやすくなります。

条件 1日目 3日目 5日目 7日目
乾いたくぎ 変化なし 変化なし 少し変化 ほとんど変化なし
水道水 少し変化 茶色い部分 さびが増える はっきりさびる
塩水 変化あり 赤茶色のさび さびが多い 一番さびる
水＋油 変化少ない 少し変化 少しさびる 水道水より少ない

写真を毎日撮っておくと、さびの増え方が目で見てわかります。

考察のポイント

考察では、なぜその条件でさびやすかったのかを考えます。

塩水の鉄くぎが一番さびた場合は、塩分が鉄の反応を進みやすくしたと考えられます。

水道水の鉄くぎもさびた場合は、水と空気中の酸素が関係していると考えられます。

水の上に油を浮かべたものがあまりさびなかった場合は、油が空気をさえぎり、酸素が届きにくくなったためだと考えられます。

乾いた鉄くぎがあまり変化しなかった場合は、水分が少ないとさびにくいことがわかります。

実験するときの注意

この実験では、さびた水やくぎを口に入れないようにします。

観察したあとは手を洗います。

また、カップを倒すと水がこぼれるので、安定した場所に置きます。

実験が終わった鉄くぎは、新聞紙などに包んで安全に処分します。

まとめ

鉄くぎは、水分や空気中の酸素があるとさびやすくなります。

特に塩水の中では、さびが進みやすくなることがあります。

反対に、乾いた状態や、空気が届きにくい状態では、さびにくくなります。

この実験では、身近な鉄くぎを使って、鉄がさびる条件を調べることができます。

さびはただの汚れではなく、鉄がまわりの環境と反応して変化した結果なのです。

広告