銅の変色

質問

銅は空気中では酸化することに変色すると思うのですが、水道水など水中に浸けるたままにしておいた場合も同じように変色するのでしょうか？また、変色・腐食の具合について違いなどありましたら、教えていただきたいと思います。お手数ですがよろしくお願いします。

回答No.2

mataoyu

水道水中での変色は、初期では、黒っぽい円状のシミのように見える物が多いように思います。

ただし、No.1さんが書いているように、必ずしも同じようではないのでしょうね。

水に浸ける前に、銅表面を手で触っていたりしてあった場合は、手の脂や、汗の塩分も影響することがあるでしょう。

水道水の成分（種類と濃度）も日本各地でかなり異なりますし、遊離塩素、鉄分（第1鉄イオン、水酸化鉄など）、亜鉛イオンは、水道水の出し始めとその後、配管の経年数などで異なります。

お礼

回答ありがとうございました。

補足

※説明不足で誠に申し訳ありませんが、この疑問は資格試験に出題されたもので、当方化学の専門知識はなく、まずは試験問題の解答として「変色する」「変色しない」についてを簡潔に知りたいと思っています。よろしくお願いします。

回答No.1

noname#21649

金属の融点よりもかなり低い温度では
金属ちゅうしんぶ化ら沖合いに向かってイオン化した金属が移動する
ことは.腐食を考える上で共通の化学反応です。
しかし.金属界面での反応は.温度によって大きく変化します。
十分低温ならば.もっとも存在確率が高くかつ.反応性があるぶしつとして酸素しか考えられません。また.水は凍って反応性がないので酸素が反応します。
しかし.温度がある程度高くなってくると.空気中の水蒸気の分量が多くなってくるので.酸素と水との競合反応になります。
さらに高温になってくると.窒素が反応する場合も出てきます。
金属によっては.二酸化炭素と反応し二酸化炭素の酸素を奪って金属が反応し.そのご.奪われた二酸化炭素が反応性が強いために.さらに反応して.炭酸塩になる場合もあります。

温度が室温程度の空気中では.金属表面に上記理由でできた金属酸化物と.その上を覆う水分子.その上に吸着水.沖合いの空気という組み合わせが考えられます。
しかし.存在確率から言って.炭酸塩やさんか金属や水酸化金属が0というわけではありません(らんざつさ)。
さらに水滴がつくなどの水中の場合には.表面を覆っている上記金属酸化物・金属炭酸塩・金属水酸化物中の金属が沖合いに移動し.さらに金属酸化物・金属炭酸塩・金属水酸化物ができるという反応も起こります(酸化皮膜の成長)。

ここで問題になるのが「水道水」等の不純物が比較的多く含む場合です。
水道水に含まれるじ亜鉛粗餐.あるいは.海岸地区や都市部で含まれる塩素イオン(注意細菌は名称が変わっています)が含まれる場合には.上記「金属酸化物・金属炭酸塩・金属水酸化物」がこれらと反応してかようかし.沖合いにイオンとして溶け出す(銅ぶき屋根の銅が溶け出して穴があく)場合も考えられます。

色については「酸化皮膜の背長のときに」表面を覆っているものの色.あるいは.溶け出した結果.沖合いの何かと反応して金属付近に沈殿したもの(沈殿成否膜)の色のいずれかになります。
水中と空気中では.原理は同じです。しかし.接する水蒸気を含めた「水」の分量や水に含まれる不純物(亜硫酸が含まれるとイオンとして銅が溶け出す反応が起こる)によって大きく変化します。
結局.どうなるかはやってみないとわからないのが現状です。

お礼

回答ありがとうございました