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モノシリンの3分でまとめるモノシリ話

モノシリンがあらゆる「仕組み」を3分でまとめていきます。

作者の連絡先⇒ monoshirin@gmail.com

【19】金属のまとめ~火が金属を生み出している~

【分かりやすくまとめると・・・】

・金属は固く,自由に形を整えることができるので,道具を作るのに最適の材料。

・自然界では金属は酸素とくっついていて錆びた状態。だから,火を使って酸素と金属を離す必要がある。

・酸素とくっつきやすい金属ほど,高い温度の熱を加えなければ酸素を除去できない。高温の火を生み出す技術が発達したので,ヒトの使う金属は青銅から鉄へ移った。

 

f:id:monoshirin:20151008215747j:plain 人類が最初にどのような道具を使っていたかは知っているかな。
f:id:monoshirin:20151008215749j:plain 石器だよね。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain そう。石器だ。最初は石を割って石器を作っていたが,次第に割るだけではなく,石を磨くようになっていった。
f:id:monoshirin:20151008215749j:plain それである程度鋭い刃物もつくれるようになったわけだね。
f:id:monoshirin:20151008215749j:plain でも,道具の材料が石だけだと限界があるよね。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain そうだ。石は自由に形を整えることが難しいし,強度にも限界がある。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain そこで,金属の登場だ。金属の特性として,自由に形を整えられる点が挙げられる。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain 太郎,君の周りのものを見てごらん。鉄で出来たものがいっぱいあるだろう。
f:id:monoshirin:20151008215749j:plain そうだね。たくさんあるね。石ではこんなに自由に物を作ることができないだろうね。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain そうだ。そして,金属は石と比べて,簡単に割れたりしない。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain このように,自由に形を整えることができ,しかも強度もある,ということで,道具を作るには最適の材料が金属だ。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain この金属を取り出すのに,火が必要になるんだ。
f:id:monoshirin:20151008215749j:plain なんで?金属ってどこかに埋まっていて,それを掘り返せばそのまま使えるんじゃないの?
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain 酸素は他の物質とくっつきやすい,ということは前に説明したよね。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain 金属原子は,単体で自然界に存在することはほとんどない。酸素とくっ付いた状態で存在している。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain この,自然界に存在する酸素とくっ付いた状態の金属を鉱石という。

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出典:鉱石 - Wikipedia

作者:Siim


f:id:monoshirin:20151008215749j:plain みんな錆びた状態ということだね。それじゃあ使い物にならないな。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain そうだ。だから,金属から酸素を取り除くことが必要になる。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain そこで,火の登場だ。酸化した金属を高温で熱していくと,金属に含まれる酸素が他の物質とくっついて金属から離れるんだ。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain 例えば,木炭に火をつけて金属を加熱した場合で考えてみよう。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain この場合,金属原子にくっ付いている酸素は,木炭から出た炭素又は一酸化炭素とくっ付いて金属原子から離れていく。
f:id:monoshirin:20151008215749j:plain 酸素は,熱を加えると炭素や一酸化炭素に浮気するんだね。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain まあそんなようなものだ。昔の人はこれを偶然発見したんだろう。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain ところで,金属によって,酸素とのくっつきやすさは異なる。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain 太郎,金は錆びない,って聞いたことあるかい。

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f:id:monoshirin:20151008215749j:plain あるよ。あれは,金は酸素とくっ付きにくいってことなんだね。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain そのとおりだ。厳密に言うと多少は錆びるんだけどね。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain 金は錆びにくいから,自然界にほとんどそのままの形で存在している。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain だから,人類が最初に使用した金属は金だと言われている。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain 次に人類が使用した金属は銅だ。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain ただ,銅はあまり強度が高くないのが難点だ。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain しかし,銅にスズを混ぜると強度が高まることが発見された。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain この銅とスズの合金が青銅だ。

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f:id:monoshirin:20151008215747j:plain そしてその次に,現在人類が最も使用している金属である鉄が登場する。
f:id:monoshirin:20151008215749j:plain なんで最初から鉄を使わなかったんだろう。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain 鉄から酸素を取り除くには,銅やスズよりも高い熱が必要なんだ。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain 酸化しやすい金属であればあるほど,そこから酸素を取り除くには高い熱が必要となる。
f:id:monoshirin:20151008215749j:plain そうか。技術が発達して高い熱を生み出すことができなければ,鉄から酸素を取り除けない。
f:id:monoshirin:20151008215749j:plain だから,鉄の使用が他の金属より後になったんだね。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain その通り。人類は,酸化しにくい金属から,酸化しやすい金属へ使用するものを変えていったことになる。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain その変化は,より高温の火を発生させる技術の発展に伴って起こっている。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain この技術は,端的に言えば,火を閉じ込めて,酸素をたくさん送り込む技術のことだ。
f:id:monoshirin:20151008215749j:plain 火を閉じ込めれば,熱が逃げないからね。かといって,密閉したら酸素が足りなくなるから,閉じた空間に酸素を送り込むんだね。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain そうだ。ところで,金属から酸素を取り除いただけでは,まだ使用するのに適していない。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain ここから更に不純物を取り除いて初めて使用できる金属になる。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain 鉄の場合で言うと,鉱石から酸素を取り除いたものが銑鉄で,ここから更に不純物を取り除いて鋼になる。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain 銑鉄のままだと,含まれる炭素の量が多いし,炭素以外の不純物もある。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain 炭素の量が多いと,硬くはなるけど,壊れやすくなるから,そのままでは使いづらいんだ。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain そこで銑鉄に高温で酸素を吹き付け,銑鉄の中に含まれる不純物を酸化させて除去し,鋼を作る。
f:id:monoshirin:20151008215749j:plain 最初は酸素を除去して,次は酸素を利用して不純物を除去するわけだな。なんか不思議だな。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain そこは不純物だけを取り除けるようにうまくコントロールしているんだよ。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain 鉄の利用によってヒトの生活は大きく変わった。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain 例えば,農耕だ。鉄の農機具が作り出されたことにより,生産の効率が大きく上がった。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain つまり,農作物を安く大量に作れるようになったということだ。
f:id:monoshirin:20151008215749j:plain じゃあ,たくさんの人を養えるようになるから,人口も増えるだろうね。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain そうだ。しかも,鉄は青銅よりも固いから,武器としても非常に強力だった。
f:id:monoshirin:20151008215749j:plain 鉄を手に入れた国家は,人口も増えるし,戦争にも強くなった,ということだね。
f:id:monoshirin:20151008215747j:plain そうだ。今,農耕という言葉が出てきたから,次は農耕について説明することにしよう。

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