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鉄線(スチールウール)

一般小学生

まとめ

  • 鉄を非常に細い繊維状に加工した資材で、理科の実験では金属の燃焼特性を観察する材料として用いられる。
  • 酸素中で加熱すると、パチパチと火花を散らして激しく燃焼し、黒色の酸化鉄(主に四酸化三鉄)へと変化する。
  • 表面積が極めて大きいため、通常の鉄の塊よりも酸素との反応効率が高く、劇的な化学反応を視覚的に確認できる。

解説

鉄線(スチールウール)は、酸素の性質を理解するための代表的な実験材料です。酸素には、自らは燃えないものの他の物質が燃えるのを助ける「助燃性」という性質があります。空気中では穏やかに酸化が進行する鉄も、純粋な酸素を満たした集気びんの中では、激しい光と熱を伴って燃焼します。

この実験に関連して、気体の集め方についても整理しておく必要があります。酸素は水に溶けにくい性質を持つため、水上置換法を用いて集めるのが一般的です。気体の性質(水への溶けやすさや空気との密度差)に応じて、上方置換法下方置換法と使い分けますが、酸素の場合は不純物が混じりにくく、集まった量がひと目でわかる水上置換法が最も適しています。

コラム

鉄線が激しく燃焼するのは、その形状に理由があります。物質が燃える速さは、酸素と触れ合う面積(表面積)に比例します。鉄を細い繊維状にすることで、酸素分子衝突する機会が劇的に増え、塊の状態では起こり得ないような激しい反応が可能になるのです。

また、燃焼後の鉄線は、結びついた酸素の質量の分だけ、反応前よりも重くなります。この現象は、化学反応における質量変化の法則を学ぶ上でも非常に重要なポイントとなります。

小学生のみなさんへ

スチールウールは、鉄を細い糸のように加工したものです。台所でおなべの汚れを落とすときにも使われることがありますね。

理科の実験では、酸素さんその中で物がどのように燃えるかを調べるときに使います。酸素を入れたびんの中に、火をつけたスチールウールを入れると、パチパチと火花を出して、とてもはげしく燃え上がります。燃え終わったあとは、黒っぽい色に変わって、手でさわるとボロボロとくずれるようになります。

これは、鉄が酸素と結びついて、別のものに変わったからです。このように、酸素には「物を燃やすのを助ける」という特別な力があるのです。これを燃性じょねんせいといいます。

ルラスタコラム

スチールウールは、実は身近なところでも活躍しています。おなべのコゲ落としだけでなく、模型の草木を表現する材料や、ときには建物の断熱材として使われることもあるんですよ。

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