釘についたさびを酸化鉄と確認するにはどうしたら言いのでしょうか（自由研究）

質問

知り合いの中学生が夏休みの自由研究で，釘を３週間程，水につけて酸化鉄をつくる実験をしたそうです．
しかし，このときできたさびが酸化鉄であると証明するにはどうしたらいいかと聞かれ，分からなくなりました．

(1)炭素を燃やし，酸化鉄から酸素を還元して，二酸化炭素にして，石灰水で二酸化炭素とする．⇒さび＝酸化鉄の証明？
というのは考えたのですが，もっと簡単な証明の仕方はあるでしょうか？

中学生の自由研究なのであんまり難しいことはできません．

もし，知っている方がいれば教えてください．

すでに夏休みも終わりかけで，別の自由研究をするには時間がないそうです．

回答No.2

c80s3xxx · ベストアンサー

証明自体は諦めた方がいいかもしれません．実験結果はあるのですから，別の考察ないし調査の項目を考えるほうを薦めます．さびとはどういうものなのかを本とかで調べて観察結果と照らし合わせるとか，さびを促進/抑制するにはどうすればいいか，とか．

ところで，常温で水がある環境中でできたさび中には，ベンガラは含まれていません．赤っぽいのはたいていは非晶質の Fe2O3・nH2O (n は1より少し大きい) 程度の組成の含水酸化物です．黒っぽいのは Fe3O4 です．

お礼

やっぱりさび（酸化鉄）であるという証明はむずかしいですか．．
さびそのものではなくて，助言してくださった内容に変更したらどうかと伝えてみます．

さびにもいろんな種類があるとわかって嬉しいです．

回答No.3

DexMachina

他の方々が言われる通り、「酸化鉄」(もしくは水酸化鉄など)との証明は難しいと思いますが、「水垢などの汚れではなく鉄の化合物」であることの傍証として、参考までに。

明礬(みょうばん)(硫酸カリウムアルミニウム)とお酢を混ぜた液に、釘表面の生成物を削ったものを溶かして、青っぽくなったら鉄。
(元の液や、酸化鉄とわかっているものを溶かした液と比較)

ぬか床に鉄釘と明礬を入れると、ナスの色が鮮やかなナス紺になる原理(?)、です。
・・・ただ最大の難問は、但し、金属の鉄でも同じ色が出てしまうので、「釘本体の鉄は入っていない」ことをどう保障するか、ですが・・・。

お礼

酸化鉄と金属の鉄も同じ反応がでるとなると証明が難しいですね．
でも，鉄が入っていることの証明は分かりました．
有難うございます．

回答No.1

tetujin3

直接的な回答でなくて申し訳ありません。
金属腐食のプロも，鉄に発生する腐食生成物は，まずは色で判断します。
実験で，亜鉛メッキを落とされたかどうか情報が無いので判りませんが，
腐食生成物の色が白であれば，酸化亜鉛。また，腐食生成物の色が赤であれば
酸化鉄（Fe2O3；ベンガラという赤い顔料の原料）と判断します。その他に，Fe(OH)2などの水酸化物系の化合物がわずかに生成しますが，今回は無視しましょう。

一度，乾燥後，さびを適当な方法で部分的に落とし，得られたさびを顕微鏡や虫眼鏡で覗いて見るのはいかがでしょうか？大部分が赤い粒子であることが判れば，酸化鉄（Fe2O3）であると思って間違いありません。さらに，さびを薄い酸につけて，腐食させ，乾燥後，重量が変わっていなければ，安定なFe2O3であると証明できるのですが，わずかに得られるさびの重量を測定するのは家庭では困難でしょうね。

蛇足ですが，誤解なきよう・・・もちろんプロは，分析の装置を持っており，X線を使った方法や，電子線を使った方法で，元素の定性，定量，マッピングをとり，最終的に判断します。

ご質問のように，さびを集めて炭素と混ぜて還元し，得られた黒色の粉末（Fe,FeO，Fe3O4など)が，磁石にくっつけば，鉄の酸化物であるとすることもできます。ただし，これには1200℃以上の加熱装置が必要です。これをやるのであれば，赤錆の発生した釘をライターの還元性炎の部分（炎の先端ではなく，中央付近のすすがつく部分）で加熱し，赤錆の色が黒くなれば，それを落として，磁石へつくかどうか確認するなどの方法が良いでしょう。ご参考まで。

お礼

とても詳しく，教えていただき有難うございました．
ただ，家庭での自由研究には難しいそうです．
専門の研究としてやるぶんには奥深い内容で，面白そうです．