鉄粉

• 鉄を微細な粉末状にした物質で、物理学的には磁界の可視化、化学的には酸化反応による発熱の利用に用いられる。
• 磁石や電流が流れる導線の周囲に散布することで、磁力線に沿って整列し、磁界の向きや強さを立体的に示す指標となる。
• 粉末状で表面積が極めて大きいため、塊の鉄よりも酸素との反応性が高く、使い捨てカイロの主成分として実用化されている。

解説

鉄粉は、物理分野において磁界（磁場）を観察するための重要な素材です。電流が流れる導線の周囲には磁界が発生しますが、その向きは電流の方向によって決まります。例えば、南北に置いた導線の真下や真上に方位磁針を置き、電流を南から北、あるいは北から南へ流すと、磁針のN極が東か西のどちらかに振れます。このとき鉄粉をまくと、鉄粉の一つひとつが小さな方位磁針のような役割を果たし、磁力線に沿って同心円状などに並ぶため、目に見えない磁界の構造を視覚的に把握できます。この磁界の向きは「右ねじの法則」や「右手の法則」を用いることで論理的に判断することが可能です。

化学分野では、鉄の酸化反応を利用した発熱体として扱われます。鉄が空気中の酸素と反応して酸化鉄になる際、化学エネルギーが熱エネルギーとして放出されます（発熱反応）。鉄粉は表面積が大きいため、この反応が迅速に進みます。工業製品である使い捨てカイロでは、鉄粉に加えて活性炭や塩類（食塩など）を配合することで、酸素の吸収を助けたり反応速度を調整したりして、一定の温度を長時間持続させる工夫がなされています。