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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