子供の自由研究で、酢に半分浸けた銅板が浸かっていない部分に緑青が出るのはなぜ？

Question

子供が夏休みの自由研究で金属のサビについて調べています、銅板をフタの出来る容器に入れ、酢（米酢）に下半分だけ浸して様子を観たところ、浸かっていない上半分にだけ緑青が出ました。時間が経過してもこの傾向は変わりませんでした。塩水に浸した物は浸かっている部分に多くのサビが出るのに、酢の場合は浸かっていない部分に出ます。親の私も聞かれて困っています、どなたかご存じの方教えて下さい、よろしくお願いします。

geneticist12 · Accepted Answer

「酢に溶けるからさびが出にくい」という仮説は、空気中で緑青ができた銅を酢に沈めたらどうなるかで証明できるかもしれませんね。酢で10円玉がきれいになるのと同様、さびが取れてくるのではないでしょうか。
研究にふくらみがでていいかも。

酢（の主成分の酢酸）は、きつくにおうことからわかるように揮発性があります。酸素の豊富な空気中に酢酸蒸気があるので（食塩水ではただの水蒸気しか出さないのでこうはいかないでしょう）さびやすくなるのでは。

#1さんのリンク先のWikipediaには、
「塩基性酢酸銅Cu(OH)CH3COO・2.5H2Oなども緑青の一種である」という記載もあります。空気に含まれる水（水蒸気）、二酸化炭素に加え、酢酸蒸気が存在する雰囲気の中で酸化されると緑青がでやすいのでしょう。

htms42 · Answer

銅は酢酸には溶けません。食塩も銅とは反応しません。
でもお酢、食塩水の両方でさびが出来ています。

さびが出るのにどれくらいの時間がかかりましたか。
入れてすぐに反応が起こるのではなくて時間がかかったと思います。
どちらの場合も空気中の酸素が原因です。
錆は乾いている所では発生しません。したがって水に溶け込んでいる酸素が重要です。水に溶け込んでいる酸素の量はそれほど多くありませんのでゆっくりとした反応になります。

お酢の中にもかなりの食塩が含まれていますから酸素との反応を食塩が起こりやすくしています。水だけの時もやっておくと溶けけている塩が助けているというのが分かります。
一度沸騰させた食塩水の底に銅板を静かに沈めます。錆びの出方を調べると普通にやった時との違いが分かると思います。食塩が錆びの直接の原因であれば普通にやったのと違いはないはずです。溶けている気体は沸騰させると出て行きます。水面近くでは空気が溶け込んできますから底とは溶け込んでいる気体の量が異なります。

食塩水の場合の錆は水面近くで生じます。それが徐々に両側に広がっていくのでしょう。錆びは水に溶けにくい物質ですが酸には溶けやすいです。お酢の場合は水中では溶けてしまいさびとして定着しません。水面の上に付着した錆びの成分は乾くことで錆に変わります。一旦さびが出来るとぼこぼこの状態になりますからそこを毛管現象で錆の成分が溶けた溶液が滲み上がって行きます。上がってから乾きます。だんだん上の方にまで錆が広がっていきます。
水中に溶けているのは錆ではありません。錆の成分です。乾くことによって水には溶けにくい錆に変わっていきます。
錆はたいてい複雑な化合物になっています。
＃１に書かれているのは塩基性炭酸銅という物質です。長時間雨や風に晒されたところにある青錆は塩基性炭酸銅が主のようですが短時間で出来た錆はもっといろんなものが混じっている様に思います。食塩の成分や酢酸の成分が入っている可能性もあります。

銅の化合物は青いものが多いです。でも酸化銅は青くありません。「錆＝酸化物」と考えるとおかしくなることがありますから注意が必要です。
小学生であれば錆がどういう化合物であるかに立ち入る必要はないと思います。

ddg67 · Answer

小学生ぐらいなら、酢に接していない部分にある空気の中に含まれる酸素と銅が反応して酸化して緑青となります。

　という説明でいいでしょう　(^_^;

doc_sunday · Answer

無機化学が専門でないので確実なお答えはできませんが、
緑青は塩基性炭酸銅(ＣuＣＯ3・Ｃu(ＯＨ)2)を主成分とする混合物、↓
http://ja.wikipedia.org/wiki/%E7%B7%91%E9%9D%92
なので、お酢の場合「溶けてしまう」と思われます。
お酢が緑っぽく変色していませんでしょうか？
食塩水には溶けませんので、そのまま残るでしょう。

子供の自由研究で、酢に半分浸けた銅板が浸かっていない部分に緑青が出るのはなぜ？

「酢に溶けるからさびが出にくい」という仮説は、空気中で緑青ができた銅を酢に沈めたらどうなるかで証明できるかもしれませんね。

銅は酢酸には溶けません。

小学生ぐらいなら、酢に接していない部分にある空気の中に含まれる酸素と銅が反応して酸化して緑青となります。

無機化学が専門でないので確実なお答えはできませんが、

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