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鉄

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

  • 工業的に広く利用される代表的な金属であり、熱を伝える性質(熱伝導)や電気を通す性質を持つ。
  • 塩酸や希硫酸などの酸と反応しておだやかに水素発生させ、燃焼させると激しく火花を出して酸化鉄(黒色)に変化する。
  • 生物学的にはヒトの血液中のヘモグロビンに含まれる重要な成分であり、酸素と結びついて全身に運ぶ役割を担う。
伝導酸化還元ヘモグロビンイオン化傾向

解説

鉄は、理科の実験において熱の伝わり方や化学反応の性質を学ぶための主要な素材です。熱伝導の観点では、銅やアルミニウムと比較して熱を伝える速度が遅いという特徴があります。銀の熱伝導率を100とした指標において、鉄はこれら他の主要金属に比べて半分以下の数値を示しますが、非金属や液体に比べれば極めて高い伝導性を持つ「良導体」に分類されます。

化学的な性質としては、酸との反応性が挙げられます。塩酸やうすい硫酸に鉄を入れると、アルミニウムや亜鉛よりもおだやかな速度で反応し、水素を発生させながら溶けていきます。また、鉄を空気中で加熱・燃焼させると、酸素と結びついて質量が増加し、黒色の酸化鉄へと変化します。この酸化物に水素を反応させると、酸素が取り除かれて元の鉄に戻る「還元」という現象も観察できます。

コラム

金属の反応のしやすさは「イオン化傾向」という概念で整理されます。鉄は金や銅よりも反応しやすいですが、マグネシウムやアルミニウムよりは反応が控えめです。また、生物の血液成分においても鉄は重要です。ヒトの血液が赤いのは、鉄を含むヘモグロビンが酸素と結びついているためです。これに対し、エビやカニなどは銅を含むヘモシアニンという成分を持つため、血液が青く見えるという対比構造があります。

小学生のみなさんへ

鉄は、わたしたちのまわりで一番よく使われている金属きんぞくです。理科の実験では、熱の伝わり方や、薬との反応を調べる時によく使われます。

まず、熱の伝わり方についてです。鉄のぼうを熱すると、熱は温度の高い方から低い方へと伝わっていきます。これを「伝導でんどう」といいます。鉄は、銅やアルミニウムと比べると、熱が伝わるスピードがゆっくりという特徴とくちょうがあります。

次に、化学の反応です。鉄を塩酸えんさんという液体に入れると、あわを出して少しずつとけていきます。このあわの正体は「水素すいそ」という気体です。また、鉄をはげしく燃やすと、火花を散らして「酸化鉄さんかてつ」という黒いかたまりに変わります。これは鉄が空気中の酸素さんそと結びついたためです。

実は、わたしたちの体の中にも鉄はあります。血が赤いのは、鉄を成分に持つ「ヘモグロビン」が含まれているからです。ヘモグロビンは、体中に酸素さんそを運ぶ大切な仕事をしています。

ルラスタコラム

甘エビのおすしに乗っている「青いつぶつぶ」を見たことはありますか?あれはエビの卵です。エビやカニの仲間は、人間のように鉄ではなく「銅」を使って酸素さんそを運んでいるため、血や卵が青く見えることがあるんですよ。

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