第27章 金属とイオン化傾向・さび
金属のイオン化傾向の順番と、鉄がさびやすい条件、地下配管を守る電気防食のしくみ。
1. イオン化傾向とは
金属は、水や水溶液の中で電子を失って陽イオンになろうとする性質をもっています。そのなりやすさの度合いをイオン化傾向といいます。
イオン化傾向が大きい金属ほど、電子を失いやすい＝酸化されやすい＝さびやすい（腐食しやすい）金属です。
大きい順に並べたものを『イオン化列』といいます。
K ＞ Ca ＞ Na ＞ Mg ＞ Al ＞ Zn ＞ Fe ＞ Ni ＞ Sn ＞ Pb ＞ (H₂) ＞ Cu ＞ Hg ＞ Ag ＞ Pt ＞ Au
カリウム・カルシウム・ナトリウム・マグネシウム・アルミニウム・亜鉛・鉄・ニッケル・スズ・鉛・(水素)・銅・水銀・銀・白金・金
左ほど反応しやすく、右ほど反応しにくい（金や白金はさびにくい）。試験では『どちらがイオン化傾向が大きいか』の比べ方がよく問われます。
2. 鉄がさびやすい条件
鉄のさびは、鉄が水と酸素にふれて酸化されることで進みます。次のような条件では、さびが進みやすくなります。
・水分と酸素がそろっている（乾いた所や水のない所では進みにくい）
・塩分（塩化物イオン）がある … 海水や海の近くの空気
・酸性の土や水にふれている
・イオン化傾向の小さい金属（銅など）とふれ合っている
・電車の線路の近くなど、地中に電流が流れ出している所（迷走電流）
・土の性質が違う場所にまたがっている（粘土と砂、コンクリートと土 など）
なお、コンクリートの中は強いアルカリ性で、鉄の表面にうすい膜ができるため、鉄はさびにくくなります。そのため、コンクリートの中から土の中へ出ている配管では、土の側の部分がさびやすくなります。
3. 異種金属の接触
種類の違う金属が、水分のある所でふれ合うと、電池と同じしくみができます。このとき、イオン化傾向の大きいほうの金属が電子を失って溶け出す（腐食する）ことになります。
・鉄と銅がふれ合う … イオン化傾向の大きい鉄が腐食しやすくなる
・鉄と亜鉛がふれ合う … イオン化傾向の大きい亜鉛が先に溶け、鉄は守られる
鉄に亜鉛をめっきした『トタン』は、この性質を利用して鉄を守っています。
4. 地下配管を守る「電気防食」
危険物を通す配管については、危政令 第9条第1項第21号ニで『外面の腐食を防止するための措置を講ずること』とされています。危規則 第13条の4では、地下の電気的腐食のおそれのある場所に設置する配管は、塗覆装又はコーティング及び電気防食により守ると決めています。
電気防食のしくみの例（流電陽極方式）：
鉄の配管に、鉄よりイオン化傾向の大きいマグネシウムや亜鉛をつないでおくと、そちらが代わりに溶けて、配管の鉄を守ります。いわば『身代わり』の金属です。
逆に、銅のようにイオン化傾向の小さい金属をつないでしまうと、鉄のほうが溶けて、かえって腐食を早めます。
POINT
5. ここだけは覚える
・イオン化列 K＞Ca＞Na＞Mg＞Al＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞(H₂)＞Cu＞Hg＞Ag＞Pt＞Au
・イオン化傾向が大きいほど酸化されやすく、腐食しやすい
・鉄と銅がふれると鉄が腐食。鉄と亜鉛・マグネシウムなら亜鉛・マグネシウムが溶けて鉄が守られる
・さびやすい場所：塩分・酸性土壌・迷走電流・土質の違う場所にまたがる所・コンクリートから土へ出た部分
・地下の電気的腐食のおそれがある場所の配管は、塗覆装（コーティング）＋電気防食（危規則 第13条の4）