スポンサーサイト

上記の広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。
新しい記事を書く事で広告が消せます。

テルミット反応

酸化鉄とアルミニウム粉末を混ぜ、そこに導火線代わりのマグネシウムリボンを立てます。
バーナーで、マグネシウムリボンに着火すると、、、


なかなか激しい反応で、瀬戸物の皿は熱で砕け、机の一部が焦げてしまいました。

この反応は、
酸化鉄 + アルミニウム → 鉄 + 酸化アルミニウム
と表すことができます。

酸素が、鉄からアルミニウムに移る反応です。
酸化鉄は還元され、アルミニウムは酸化しました。

以下の写真にある、丸い大きめの粒が、生成した鉄です。
(クリックで拡大します)
テルミット反応生成鉄


本当に鉄であることを確かめるため、磁石を近づけてみました。



酸化鉄にも、磁性のあるものがありますが、一応これで、酸化鉄から鉄ができた、ということにしておきましょう。
さて、酸素はなぜ、鉄からアルミニウムに移動したのでしょうか?
鉄もアルミニウムも、空気中で放っておくと酸化します。
つまり、酸素と化合します。
どちらも、酸素とくっつきたがる性質を持っているからです。
鉄のみ、アルミニウムのみでいる(つまり単体でいる)と不安定で、酸素とくっついていた方が、安定するのです。
ところが、その性質が、鉄よりアルミニウムの方がずっと強いのです。
言い換えれば、単体の鉄より、単体のアルミニウムの方が不安定、ということです。
(この不安定度合いを『イオン化傾向』と言います。)
ですから、粉末全体(酸化鉄とアルミニウムの混合物)がより安定化しようとして、アルミニウムが酸化鉄から酸素を奪ったのです。
マグネシウムリボンの炎の熱が、そのきっかけを与えました。

さてさてここで、金属の精錬について考えてみましょう。
鉄鉱石は、酸化鉄と岩石の混合物です。
酸化鉄を還元するため、今ではコークス(炭素)を使います。
炭素が酸化鉄から、酸素を奪い、自分は二酸化炭素になるのです。
日本では昔は、木炭を用いていました。
映画『もののけ姫』にも、登場してましたね。

アルミニウムは、ボーキサイトという酸化アルミニウムを含む鉱石から取り出します。
アルミニウムの詳しい精錬方法は省略しますが、先の実験で、『酸素が鉄からアルミニウムに移った』ことを思い出してください。
と、いうことは、『酸化鉄から酸素を奪う』より、『酸化アルミニウムから酸素を奪う』ことの方が、高いエネルギーが必要なのがわかるでしょうか?
アルミニウムの方が、鉄より、しっかりと酸素と結びついているからです。
別な言い方をすると、鉄よりアルミニウムの方が、イオン化傾向が強いから、です。

人類がその歴史で最初に利用した金属は『青銅(銅とスズの合金)』です。
酸化アルミニウムから酸素をはずすためには、大きな電気エネルギーが必要なため、最近まで、人類は単体のアルミニウムを利用することができませんでした。
人類は、『銅 → 鉄 → アルミニウム』というように、金属を、そのイオン化傾向の小さい順に利用してきたのです。

テーマ : 自然科学
ジャンル : 学問・文化・芸術

コメントの投稿

管理者にだけ表示を許可する

No title

緑虫さん、いつも見ています。
さっそくコメントをしてしまいました。

テルミット反応というのですねぇ。
「鉄よりアルミニウムの方が、酸素とくっつきたがる性質が強い」
ということなのでしょうか。
とても、意外です。
鉄のほうが酸素と仲がいい、と私は思い込んでいました。
家には鍋や釜がありますが、それらに対する見方が変わりそうです。
実験もその後の説明も、楽しかったです。
しばらくは、頭の中が鉄とアルミになりそう。
アルミは取り出すのにエネルギーが要るというのは聞いたことがありましたが、
そういうことだったのですねぇ。
面白いです。

はじめまして

はじめまして、佐々木と申します。
理科実験、いいですね。
職業柄学校にお邪魔する機会が多いのですが、理科離れについての相談は結構受けます。
こういう体験を子どもたちに一杯させたいですね。
今後ともよろしくお願い致します。

コメントありがとうございます。

ゆうこさん、
返事遅れてすみません。
『面白いです』と言われることが、エネルギーになります。
感謝です。

佐々木さん、
はじめまして、こちらこそよろしくお願いします。
理科離れについては、私も思うところがたくさんあります。
受験科目としての理科からなら、離れても構わないのでは?
などと乱暴なことも、最近は思ったりしてます。
複雑なだけの受験生への嫌がらせとしか思えない、力学計算なんかをみていると。
プロフィール

緑虫

Author:緑虫
本名は麻生 隆。
理科教室を開設します。

カテゴリ
リンク
カレンダー
03 | 2017/04 | 05
- - - - - - 1
2 3 4 5 6 7 8
9 10 11 12 13 14 15
16 17 18 19 20 21 22
23 24 25 26 27 28 29
30 - - - - - -
最新記事
最新コメント
最新トラックバック
月別アーカイブ
メールフォーム

名前:
メール:
件名:
本文:

ショップ
父の日・ギフト・花束・母の日
検索フォーム
RSSリンクの表示
ブロとも申請フォーム

この人とブロともになる

QRコード
QR
Flashリバーシ
by Orfeon
上記広告は1ヶ月以上更新のないブログに表示されています。新しい記事を書くことで広告を消せます。