鐵為什麼會生鏽?

琥珀
琥珀腳踏車或鐵欄杆,不知不覺就變成紅褐色了。那到底發生了什麼事呢?
30秒看懂答案
琥珀我用30秒整理好生鏽的原理了。

鐵會生鏽,是因為同時碰到空氣中的氧氣和水,慢慢發生化學反應。在鐵表面形成的一層水膜裡,鐵會放出電子而溶出來,再和氧氣結合,變成紅褐色的鏽。只要沒有氧氣或水其中一種,鐵幾乎不會生鏽。

生了紅褐色鏽的兩條鐵鍊
生了紅褐色鏽的鐵鍊。表面的鏽很脆,容易剝落。照片:Biswarup Ganguly / CC BY-SA 3.0 / 維基共享資源

氧氣和水都有就會生鏽

鐵要生鏽,氧氣和水兩者都需要。例如,放進去除了氧氣的水中的鐵釘,過了好幾個星期都不會生鏽。放進像煤油這種不含水的液體裡,就算有氧氣也不會生鏽。

圖:鐵在什麼時候會生鏽?
比較生鏽的條件有氧氣和水一般的空氣中會生鏽只有氧氣放進煤油的釘子不生鏽只有水去除氧氣的水中不生鏽兩者都有就會生鏽

表面形成小電池

鏽是在鐵的表面形成像小電池一樣的機制而進行的。在水膜中,某些地方的鐵會放出電子而溶出來,這些電子會通過鐵移動到別的地方,在那裡由氧氣接收電子。溶出來的鐵再和氧氣或水結合,就變成紅褐色的鏽。

琥珀
琥珀原來鐵的表面會形成小小的電池呢。

鏽會剝落並繼續擴大

鋁等金屬會在表面形成一層又薄又堅固的膜,保護裡面的金屬。但是鐵鏽很脆、容易剝落,所以新的鐵面又會再接觸到空氣和水。因此,鐵如果放著不管,鏽就會一直往裡面擴大。

鹽會加快,油漆能防止

在海邊,或冬天會在道路上撒融雪鹽的地區,鐵比較容易生鏽。碰到鹽水的鐵,會比碰到淡水時生鏽得更快。防止生鏽的代表方法,是塗上油漆隔絕氧氣和水。不過,油漆如果有了刮痕,鏽可能會從那裡開始。

想知道更多

  • 不鏽鋼不容易生鏽,是因為混在裡面的鉻會在表面形成一層薄薄的保護膜,保護裡面的鐵。
  • 地下的鐵管如果和鎂棒接在一起,鎂會先溶掉,替鐵擋下來保護它。
琥珀
琥珀氧氣和水都有,鐵就會生鏽。只要隔絕其中一種,就能防止生鏽呢。

三選一小測驗

鐵生鏽需要什麼?

看答案
  1. 只要氧氣
  2. 只要水
  3. 氧氣和水都要

氧氣和水都要 鐵同時接觸空氣中的氧氣和水,才會慢慢起反應而生鏽。少了其中一樣,鐵幾乎不會生鏽。

參考資料

  1. 11.7: Corrosion (Chemistry: Physical Principles)Chemistry LibreTexts(トロント大学の講義教材)(英文)
  2. Corrosion as an Electrochemical ProcessHyperPhysics(ジョージア州立大学)(英文)

本文內容是在 2026-10-03 確認上列資料後撰寫的。隨著研究進展,說明也可能改變。照片的出處標示在各照片下方。