鉄くぎはどの条件でさびやすいのか、実際にやってみた

鉄くぎを4つの条件に分けて観察する

今回は、鉄くぎがどの条件でさびやすいのかを実際に調べてみました。

鉄は、水や空気にふれるとさびることがあります。

しかし、ただ水に入れればよくさびるのか、塩水ではもっとさびるのか、空気をさえぎるとどうなるのかは、実際に比べてみないとわかりません。

そこで、同じ種類の鉄くぎを使い、4つの条件でさび方を観察しました。

今回調べた条件

今回の実験では、次の4つの条件を用意しました。

番号	条件
A	乾いたカップに鉄くぎを入れる
B	水道水に鉄くぎを入れる
C	塩水に鉄くぎを入れる
D	水道水に鉄くぎを入れ、上にサラダ油を浮かべる

Aは、水分が少ない条件です。

Bは、水がある普通の条件です。

Cは、塩分がある条件です。

Dは、水はありますが、油で空気が入りにくい条件です。

実験前の予想

実験前には、塩水に入れたCの鉄くぎが一番さびやすいと予想しました。

海の近くでは、自転車や金属の道具がさびやすいと聞いたことがあるからです。

塩分があると、鉄がさびる反応が進みやすくなるのではないかと考えました。

反対に、Aの乾いた鉄くぎはあまりさびないと予想しました。

Dの水と油の条件は、水はありますが、油が空気をさえぎるので、Bよりもさびにくいのではないかと考えました。

実験の方法

まず、透明なプラスチックカップを4つ用意しました。

それぞれにA、B、C、Dのラベルをつけました。

Aには鉄くぎだけを入れました。

Bには水道水と鉄くぎを入れました。

Cには水道水に食塩を溶かした塩水を入れ、そこに鉄くぎを入れました。

Dには水道水と鉄くぎを入れ、最後にサラダ油を少し入れて水の上に油の層を作りました。

そのまま室内に置き、毎日同じ時間に観察しました。

1日目の様子

1日目は、Aの乾いた鉄くぎにはほとんど変化がありませんでした。

Bの水道水に入れた鉄くぎは、少しだけ表面の色が変わったように見えました。

Cの塩水に入れた鉄くぎは、早くも少し茶色っぽい部分が出てきました。

Dの水と油の条件では、あまり大きな変化は見られませんでした。

この時点で、塩水の鉄くぎが一番変化しやすいように感じました。

3日目の様子

3日目になると、違いがかなりわかりやすくなりました。

Aの乾いた鉄くぎは、まだほとんどさびていませんでした。

Bの水道水に入れた鉄くぎは、水面に近いところに赤茶色のさびが見えてきました。

Cの塩水に入れた鉄くぎは、全体に茶色い部分が広がっていました。

水の色も少し茶色っぽくなっていました。

Dの水と油の条件では、少しだけ変化がありましたが、Bよりもさびは少ないように見えました。

5日目の様子

5日目には、Cの塩水の鉄くぎがはっきりとさびていました。

鉄くぎの表面に赤茶色のさびがつき、水もにごっていました。

Bの水道水の鉄くぎもさびていましたが、Cほどではありませんでした。

Aの乾いた鉄くぎは、よく見ると少し色が変わった部分がありましたが、大きなさびはありませんでした。

Dの水と油の鉄くぎは、Bよりもさび方が弱く、赤茶色の部分も少なめでした。

7日目の結果

7日目に観察すると、4つの条件の違いがはっきりしました。

条件	7日目の結果
A：乾いたカップ	ほとんどさびなかった
B：水道水	水面に近い部分を中心にさびた
C：塩水	一番強くさびた
D：水道水＋油	少しさびたが、水道水だけより少なかった

今回の実験では、塩水に入れた鉄くぎが一番さびやすいという結果になりました。

水道水に入れた鉄くぎもさびましたが、塩水ほど強くはありませんでした。

乾いた鉄くぎは、7日間ではほとんどさびませんでした。

塩水で一番さびた理由

塩水で一番さびたのは、塩分が鉄のさびる反応を進みやすくしたためだと考えられます。

塩水は水道水よりも電気を通しやすく、鉄の表面で起こる変化が進みやすくなります。

そのため、塩水に入れた鉄くぎでは、赤茶色のさびが早く広がったと考えられます。

海の近くで金属がさびやすいことも、この結果と関係していると考えられます。

水道水でもさびた理由

水道水に入れた鉄くぎも、はっきりさびました。

鉄がさびるには、水と空気中の酸素が関係しています。

水道水の中にも空気が少し溶けています。

また、水面の近くでは、鉄くぎが水と空気の両方にふれやすくなります。

そのため、水面に近い部分を中心にさびが出たと考えられます。

水と油の条件でさびが少なかった理由

Dでは、水道水の上にサラダ油を浮かべました。

油は水の上に層を作り、空気が水にふれにくくなります。

そのため、鉄くぎに届く酸素が少なくなり、さびの進み方が弱くなったと考えられます。

水はあるのに、水道水だけのBよりもさびが少なかったことから、鉄がさびるには水だけでなく酸素も大切だとわかりました。

乾いた鉄くぎがあまりさびなかった理由

Aの乾いた鉄くぎは、7日間ではほとんどさびませんでした。

空気には酸素がありますが、水分が少ないと、鉄のさびる反応は進みにくくなります。

この結果から、鉄がさびるには水分が重要だと考えられます。

雨にぬれたままの道具や、自転車を外に置きっぱなしにするとさびやすいのは、水分が関係しているからです。

今回わかったこと

今回の実験で、鉄くぎは条件によってさび方が大きく変わることがわかりました。

一番さびやすかったのは塩水に入れた鉄くぎでした。

次に、水道水に入れた鉄くぎがさびました。

水と油の条件では、さびは少なめでした。

乾いた鉄くぎは、ほとんどさびませんでした。

このことから、鉄のさびには水、空気中の酸素、塩分が関係していると考えられます。

自由研究としてまとめるポイント

この実験は、毎日写真を撮ると変化がわかりやすくなります。

1日目、3日目、5日目、7日目の写真を並べると、さびが増えていく様子がよくわかります。

また、鉄くぎだけでなく、水の色の変化も記録するとよいです。

塩水のカップでは、水が茶色くにごることがあり、さびが進んでいる様子が見えやすくなります。

まとめるときは、「どの条件で一番さびたか」だけでなく、「なぜその条件でさびやすかったのか」まで書くと、理科の自由研究らしくなります。

注意したこと

さびた水や鉄くぎには、直接口をつけないようにしました。

観察したあとは手を洗いました。

また、カップが倒れないように、安定した場所に置きました。

実験が終わったあとの鉄くぎは、新聞紙などに包んで処分しました。

まとめ

鉄くぎは、塩水の中で一番さびやすいことがわかりました。

水道水でもさびましたが、塩水ほど強くはありませんでした。

乾いた鉄くぎはほとんどさびず、水の上に油を浮かべた条件でもさびは少なめでした。

この結果から、鉄がさびるには水と酸素が必要で、塩分があるとさらにさびやすくなると考えられます。

身近な鉄くぎを使うだけで、金属がさびる仕組みを調べることができました。