一般小学生
まとめ
- 鉄と酸素が結びついてできる化合物の一種で、化学式 Fe3O4 で表される黒色の固体。
- スチールウール（細い鉄線）を激しく燃焼させた際に生成され、磁石に引きつけられる強磁性を持つ。
- 鉄の表面に緻密な膜を作る「黒サビ」として知られ、内部への腐食の進行を防ぐ性質がある。
解説
四酸化三鉄は、鉄の酸化物の中でも安定した構造を持つ物質です。中学校の理科では、スチールウールを酸素中で燃焼させる実験において、反応後に得られる黒い塊として学習します。この反応は熱と光を出す激しい酸化反応であり、鉄原子と酸素原子が特定の割合で結びつくことで生成されます。
化学的には酸化鉄(II)と酸化鉄(III)が組み合わさった混合原子価化合物であり、天然には「磁鉄鉱（マグネタイト）」として存在します。日常生活で見かける赤茶色の「赤サビ（酸化鉄(III)）」は、水分や酸素によって自然に発生し、鉄を脆くさせますが、四酸化三鉄は鉄の表面をコーティングするように密着するため、さらなる酸化を防ぐ保護膜として工業的に利用されています。
小学生のみなさんへ
スチールウール（細い鉄の線）を火で燃やすと、パチパチと光って、最後には黒くてかたいかたまりになります。この黒い物質の名前を「四酸化三鉄」といいます。
この物質は、鉄が空気の中にある酸素と結びついてできたものです。ふつうの鉄と同じように、磁石にピタッとくっつく性質を持っています。また、公園の遊具などについている赤茶色の「サビ」とはちがい、鉄の表面をしっかり守って、中までボロボロになるのを防いでくれる「黒サビ」ともよばれています。
金属を燃やすと、酸素と合体した分だけ、もとの金属よりも重くなります。どのくらいの重さが増えるかは、金属の種類によって決まっています。理科の実験では、この重さの変化をグラフに書いて、計算で答えを出すこともあります。
ルラスタコラム
南部鉄器（なんぶてっき）という有名な鉄の器は、わざとこの「黒サビ」の膜を作ることで、いつまでも長く使えるように工夫されているんだよ。科学の力がおいしい料理や道具を支えているんだね！
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