金属 - 栄光ゼミナール

金属
テーマ
いえ
きんぞく
家のなかには、たくさんの「金 属」がある。コイ
かぎ
の
もの
かん
だいどころ
なが
だい
きんぞく
ン、鍵、飲み物の缶、台 所 の流し台。でも「金 属
なに
き
こま
み ぢか
って何?」と聞かれたら、ちょっと困る。身近だ
テキスト版
むずか
きんぞく
かんが
けど 難 しい金 属について 考 えよう。
執筆/柳田理科雄
制作/空想科学研究所
提供/栄光ゼミナール
きんぞく
金属って、どんなもの?
1
きんぞく
なに
じつぶつ
金属って、何だろう?
し ぜんかい
しゅるい
み
まず実物を見てみよう。
きんぞく
つか
自然界には67種類の金属がある。そのなかで、よく使われている
みぎらん
しゃしん
きんぞく
のは、右欄の写真のような金属だ。
くぎ
てつ
てつ
じょう ぶ
きんぞく
き かい
の
もの
釘は「鉄」でできている。鉄は 丈 夫な金属なので、機械や乗り物
たてもの
つか
せいかつ
じゅんすい
ぞく
や建物にも使われている。
えんだま
はく
1円玉は 純 粋な「アルミニウム」でできている。アルミ箔も、ア
うす
つか
きん
生 活 のなかでよく 使 われる 金
いえ
さが
属 。 家 のなかで 探 してみよう
の
ルミニウムを薄く伸ばしたものだ。
えんだま
どう
どう
やわ
きんぞく
どう
10円玉は95%が「銅」でできている。銅は柔らかい金属で、銅
はりがね
て
かんたん
ま
どう
でん き
とお
の針金は、手で簡単に曲げることができる。また、銅はよく電気を通
でんせん
つか
すので、電線に使われている。
あ えん
ふく
「亜鉛」は、5円玉や10円玉にも含まれている。トランペットなど
きんかんがっ き
どう
あ えん
ま
きんぞく
の金管楽器は、銅と亜鉛を混ぜた金属でできている。
なまり
おも
きんぞく
つ
つか
「 鉛 」は重い金属なので、釣りのおもりなどに使われている。
きょうつう
でん き
なが
ねつ
つた
ま
これらに 共 通するのは「電気をよく流す」
「熱を伝えやすい」
「曲
の
たた
の
みが
ひか
せいしつ
げ伸ばしできて、叩くと伸びる」
「磨くと光る」という性質だ。この
せいしつ
も
ぶっしつ
きんぞく
4つの性質を持った物質が、金属だ。
きんぞく
しゅるい
ほか
せいしつ
もくてき
あ
金属には、
種類によって、
他にもいろいろな性質をがあり、
目的に合
つか
わせて使われている。
今日の1日1科学
きんぞく
でん き
なが
金属は電気を流す
てつ
2
つか
鉄は、なぜよく使われる?
てつ
つか
きんぞく
ち きゅう
おお
きんぞく
鉄は、いちばんよく使わる金属だ。地 球 でいちばん多い金属だか
り ゆう
ら、という理由もあるけれどそれだけではない。
てつ
かた
だいひょう
い
じつ
じゅんすい
てつ
鉄は、固いものの代 表 のように言われるけれど、実は 純 粋な鉄は
やわ
えんぴつ
しん
つか
たん そ
ま
柔らかい。これに、鉛筆の芯にも使われている炭素を混ぜると、その
写真①
1
りょう
せいしつ
う
量 によって、いろんな性質が生まれる。
たん そ
すく
やわ
のこ
しゃしん
くぎ
炭素が少ないと、まだ柔らかさが残っていて、
【写真①】の釘のよ
ま
かたち
のこ
かたち
くぎ
うに、曲げると、そのまま 形 が残る。いろんな 形 にできるので、釘
かん
じ どうしゃ
ふね
つか
やスチール缶や、自動車のボディ、船などに使われている。
たん そ
ちゅう
かたち
か
もと
もど
炭素が 中 ぐらいだと、バネのように 形 が変わっても元に戻る。
しょうげき
つよ
こう ぐ
き かい
ぶ ひん
てつどう
衝 撃に強いので、のこぎりなどの工具や機械の部品、鉄道のレール、
ひ こう き
しゃしん
てっとう
つか
飛行機のジェットエンジン、
【写真②】の鉄塔などに使われている。
たん そ
おお
へんけい
かた
と
かた
い
炭素が多いと、まったく変形しないほど硬くなる。溶かして型に入
かたち
写真②
じ どうしゃ
れると、いろんな 形 にできるので、自動車のエンジンや、マンホー
しゃしん
ふうりん
つか
ルのふたや、
【写真③】の風鈴などに使われている。
ほか
てつ
ねっ
きゅう
ひ
かた
ほか
きんぞく
ま
他にも、鉄は、熱して 急 に冷やすと硬くなったり、他の金属を混
じょう ぶ
せいしつ
う
ぜると 丈 夫になったりさびにくくなったり、いろいろな性質が生ま
つか
れる。だから、よく使われるのだ。
写真③
今日の1日1科学
てつ
たん そ
ま
かた
鉄は炭素を混ぜると硬くなる
かる
3
アルミニウムは軽い
えんだま
きんぞく
1円玉はアルミニウムという金属でできている。アルミニウムは、
つか
ほかにもいろんなところで使われている。
とくちょう
かる
おな
たいせき
くら
てつ
アルミニウムの特 徴 は、軽いことだ。同じ体積で比べると、鉄の
ぶん
い
まど
つか
3分の1しかない。これを活かして、窓やベランダのサッシに使われ
ている。
ねつ
つた
たた
お
つぶ
の
また、熱を伝えやすく、叩いたり押し潰したりするとよく伸びて、
かたち
せいしつ
かる
い
なべ
つか
いろんな 形 にできる。これらの性質と、軽いことを活かして、鍋に使
はく
うす
の
せいしつ
り よう
つく
われている。アルミ箔も、薄く伸びる性質を利用して作られている。
どう
た
きんぞく
すこ
ま
そして、
アルミニウムは、
銅やマグネシウムなど、
他の金属を少し混
じょう ぶ
かる
じょう ぶ
ぜると、
とても 丈 夫になる。
これをジュラルミンといい、
軽さと 丈 夫
い
しんかんせん
ひ こう き
つか
さを活かして、新幹線や飛行機やロケットに使われている。もし、
ひ こう き
てつ
おも
と
飛行機やロケットが鉄でできていたら、重くて飛ぶことはできない。
今日の1日1科学
かる
ねつ
つた
アルミニウムは軽くてよく熱を伝える
ひ こう き
かる
飛 行 機やロケットは、 軽 くて
じょう ぶ
丈 夫なジュラルミンでできて
いる
2
えきたい
きんぞく
液体の金属がある?
4
きんぞく
みず
えきたい
きんぞく
だいひょう
すいぎん
金属のなかには、
水のように液体の金属もある。
その代 表 は「水銀」
だ。
みぎらん
しゃしん
はい
すいぎん
あ
右欄の【写真①】は、ビーカーに入った水銀を、シャーレに開けて
みず
なが
ひろ
いるところだ。水のように流れて、広がっているのがわかる。
きんぞく
にんげん
く
おん ど
き
かたち
たいていの金属は、
人間が暮らせるぐらいの温度では、
決まった 形
こ たい
おん ど
あ
こおり
と
のある「固体」になっている。だが、温度を上げていくと、 氷 が溶
みず
と
えきたい
けて水になるように、
溶けて液体になる。
アルミニウムは660℃で、
てつ
えきたい
鉄は1536℃で液体になる。
すいぎん
と
おん ど
にんげん
写真①
く
水銀は、溶ける温度がマイナス39℃だ。つまり、人間が暮らすぐ
おん ど
と
えきたい
せいしつ
おん ど
©Own work
あ
らいの温度では、溶けて液体になっている。この性質と、温度が上が
せいしつ
しゃしん
たいおんけい
つか
ると、よくふくらむという性質から、
【写真②】の体温計などに使わ
れてきた。
すいぎん
おもしろ
せいしつ
おも
おな
たいせき
すいぎん
かな
くら
水銀のもう1つの面白い性質は「重い」ことだ。同じ体積で比べる
てつ
ばい
おも
よう き
てつ
と、鉄の1.7倍も重い。だから、容器にためた水銀に、金づちや鉄
たま
い
う
写真②
の玉を入れると、プカプカ浮かぶ!
り よう
むかし
さ きんあつ
つか
きん
すいぎん
おも
これを利用して、 昔 は砂金集めに使われていた。金は水銀より重
ほか
すな
すいぎん
い
きん
しず
いので、他の砂などといっしょに水銀に入れると、金だけが沈む。そ
あつ
れを集めたのだ。
すいぎん
どくせい
たいおんけい
で
ただし、水銀には毒性があるので、体温計などから出そうなどとし
てはいけない。
今日の1日1科学
すいぎん
えきたい
きんぞく
水銀のように液体の金属もある
にんげん
5
からだ
きんぞく
人間の体にも金属がある?
きんぞく
き かい
どう ぐ
にんげん
からだ
金属には「機械」や「道具」というイメージがあるけれど、人間の 体
きんぞく
ふく
たいせつ
やくわり
は
にもいろいろな金属が含まれていて、大切な役割を果たしている。
けつえき
てつ
ふく
さん そ
はこ
たとえば、血液には鉄が含まれていて、酸素を運んでいる。ケガを
ち
さ
てつ
あじ
したときに血をなめると、錆びた鉄の味がするのは、このためだ。
えんだま
ふく
あ えん
からだ
はい
びょうげんきん
たお
また、5円玉にも含まれる亜鉛は、体 に入ってきた 病 原菌を倒し
なお
あじ
く べつ
あか
こ
写真① カルシウム
せいちょう
たり、ケガを治したり、味を区別したり、赤ちゃんや子どもの成 長
やく だ
に役立ったりしている。
ほね
は
ふく
きんぞく
そして、
骨や歯には、
カルシウムが含まれている。
カルシウムも金属
じゅんすい
みぎらん
しゃしん
すがた
で、 純 粋なものは右欄の【写真①】のような 姿 をしている。カルシ
きんにく
うご
やく だ
のう
はたら
えいきょう
あた
ウムは、筋肉を動かすのにも役立ち、脳の 働 きにも影 響 を与える。
写真② ナトリウム
©D nn8
3
すく
おこ
カルシウムが少なくなると怒りっぽくなる。
しゃしん
しゃしん
しんけい
はたら
【写真②】のナトリウムや、
【写真③】のカリウムも、神経の 働 き
やく だ
しんけい
み
き
さわ
じょうほう
に役立っている。
神経は、
見たり聞いたり触ったりしてわかった 情 報
のう
つた
のう
めいれい
ぜんしん
つた
やく め
も
を脳に伝え、脳の命令を全身に伝える役目を持っているので、ナトリ
た
あたま
うご
にぶ
ウムやカリウムが足りなくなると、 頭 がボーッとしたり、動きが鈍
くなったりする。
い
写真③ カリウム
もの
からだ
ふく
たいせつ
やくわり
は
©D nn8
きんぞく
このように、生き物の 体 に含まれ、大切な役割を果たす金属をミネ
ラルという。
今日の1日1科学
てつ
からだ
さん そ
はこ
鉄は 体 のなかで酸素を運ぶ
きん
6
おの
ぎん
おの
金の斧、銀の斧
い
はい
きん
ぎん
どう
オリンピックで3位までに入ると、金、銀、銅のメダルがもらえる。
どう わ
きん
おの
ぎん
おの
はなし
また、イソップ童話にも『金の斧、銀の斧』という 話 がある。これ
きんぞく
らは、どんな金属なのだろうか。
きん
ぎん
こう か
きんぞく
きんぞく
ね だん
まいにち か
ひ
ね だん
金や銀は高価な金属だ。金属の値段は毎日変わるが、ある日の値段
しら
ぎん
まん
えん
かね
まん
を調べると、1㎏あたり、銀が6万7500円、金が466万400
えん
0円!
どう
えん
かね
ぎん
やす
てつ
たいりょう
と
銅も1㎏あたり530円で、金や銀よりは安いが、鉄は大 量 に取
びき
あ
えん
ばい
たか
り引きされるときは、
1㎏当たり0.
5円なので、
その1000倍も高
い。
きん
ぎん
どう
おも
きんぞく
おな
たいせき
てつ
くら
どう
また、金、銀、銅は、重い金属だ。同じ体積の鉄と比べると、銅は
ばい
ぎん
ばい
きん
ばい
1.1倍、銀は1.3倍、金は2.5倍!
きん
ぎん
どう
でん き
©Alchemist-hp7
なが
でんせん
どう
つか
そして、金、銀、銅は電気を流しやすいので、電線には銅が使われ
でん き
なが
ぎん
ね だん
たか
でんせん
ている。いちばん電気を流しやすいのは銀だが、値段が高いので電線
つか
には使えない。
きん
おの
ぎん
おの
き
こう か
きん
ぎん
おの
うえ
きん
した
ぎん
上 が 金 、 下 が 銀 。 どち らも
こう か
おも
でん き
なが
高価で、重く、電気を流しや
きんぞく
すい金 属だ
うれし
『金の斧、銀の斧』の木こりは、高価な金と銀の斧をもらって 嬉 し
おも
いえ
はこ
たいへん
かったかもしれないが、 重すぎて、家まで運ぶのが大変だっただろ
う。
今日の1日1科学
きん
てつ
ばい
おも
金は鉄より2.5倍も重い
4
やなぎ た り
か お
へんしゅうこう き
柳 田理科雄の編 集 後記
てつ
にんげん
ふる
つか
きんぞく
むかし
つか
鉄は人間が古くから使ってきた金属ですが、それより 昔 から使っているの
どう
が銅です。
どう
すず
きんぞく
ま
せいどう
えい ご
よ
銅に「錫」という金属を混ぜたものは「青銅」、英語で「ブロンズ」と呼ば
ぶ
き
かがみ
つか
どうぞう
せいどう
つく
れ、武器や 鏡 に使われました。いまでも銅像は、青銅で作られるので、ブ
ぞう
よ
ロンズ像とも呼ばれます。
どう
あ えん
ま
しんちゅう
おうどう
えい ご
い
また、銅に亜鉛を混ぜたものは「真 鍮 」や「黄銅」
、英語で「ブラス」と言
こうせい
がくだん
います。トランペットやトロンボーンで構成される楽団を「ブラスバンド」
よ
きんかんがっ き
しんちゅう
きんぞくまめ ち しき
と呼ぶのは、これらの金管楽器が真 鍮 でできているからですね。金属豆知識
でした~。
5