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はじめに

鉄や銅、アルミニウムなどの金属の性質や製法について聞かれることは非常に多い。この機会に是非頭に入れるようにしよう!

地殻の中で…

1位 アルミニウム
2位
3位 カルシウム
Point!

鉄は、みんなにとって一番身近な金属なんじゃないかな。家電製品や自転車、自動車などにも使われているからね。今回はその「鉄」に関することを、化学に絡めて説明していこうと思う。

鉄についてまず知っておいてほしいのは、地殻中に含まれる金属の中で2番目に多い金属であるという点。(1位はアルミニウム、3位はカルシウム)

地殻に含まれる順位に関しては、定期テスト等でも聞かれる恐れがあるからきちんと押さえておこう。

鉄の製法

次は、鉄がどのように作られているかということについて説明していこう。

鉄は、最初からボクたちが普段見ているような状態で存在しているわけではない。最初は基本的に鉄鉱石という状態で発見される。(鉄鉱石の主成分は赤鉄鉱

鉄鉱石って言葉は聞いたことがあるんじゃないかな。ゲームや漫画の中でよく出てくるね。この鉄鉱石にいろいろ加工をしていくことによって、普段よく見るような「鉄」を作っていくんだ。
それでは、鉄の製法についてまとめてみよう。

STEP1 溶鉱炉内で赤鉄鉱に石灰石(CaCO3)とコークス(C)を加える
銑鉄(せんてつ)が生成
STEP2 銑鉄を転炉に入れて酸素(O2)を加える
鋼(こう)が生成
Point!

STEP1で銑鉄(せんてつ)が生成されたが、炭素が非常に多く含まれているため実際利用するにはもろすぎる(弱い)んだ。そこで、STEP2に書いたように、酸素を吹き込む。そうすることで炭素の含有量を減少させることができ、結果的に硬くて丈夫な鋼(こう)が得られる。

鉄についてこれ以上詳しいことは【高校生必見!】鉄の工業的製法について完全解説!〜流れから銑鉄・スラグ・鋼などの説明まで〜鉄の単体・化合物の性質や特徴・製法・イオンの色など完全まとめ!!で扱っているので、ここではこのあたりまでにしておこう。


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銅の性質

銅の性質で最も大切なのは、電気や熱を通し易いということである。この性質は銅線や電池など、身の回りで広く利用されているね。

また、銅は非常に柔らかく加工し易い性質(展性延性という)も持っており、これを生かしてアクセサリーや十円玉等の硬貨の原料として用いられる。

銅の製法

鉄もそうだったけど、銅も最初からいつも見るような状態で存在してるわけじゃない。その製法についてまとめてみよう。

STEP1 溶鉱炉内で黄銅鉱に石灰石(CaCO3)とコークス(C)を加える
硫化銅(Cu2S)が生成
STEP2 Cu2Sを転炉に入れて酸素(O2)を吹き込む
粗銅が生成
STEP3 粗銅を電解製錬する
純銅が生成
Point!

粗銅というのは不純物を含んだ銅のこと。純銅というのは不純物をほとんど含まない銅。電解精錬について、その詳しい反応などは銅の工業的製法「粗銅の精製・電解精錬」について完全解説!〜仕組みから陽極泥の詳細まで〜の方で学ぼう。


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アルミニウム

地殻中で…

鉄のところで紹介したように、アルミニウムは地殻中に最も多く含まれる元素なんだ。

そのため、手に入れ易く人々の生活の中にもかなり浸透している。

アルミニウムの性質

アルミニウムの一番の特徴は、非常に軽いということ。

これを生かして、新幹線や飛行機の車体などあまり重量を増やしたくないところに利用されている。また、銅と同様電気伝導性も高いため、送電線としても使われることも多い。

アルミニウムの製法

STEP1 ボーキサイトからアルミナを生成する
STEP2 アルミナを溶解塩電解する
Point!

ボーキサイトは、多くの不純物を含んでいるため、これをより純粋なアルミナ(不純物の少ない酸化アルミニウム)に変える。それに溶解塩電解という操作を行うことにより、純粋なアルミニウムが得られる。


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