（３人）こんにちは。
ケミカルシスターズのリホです。
ナオです。
カナです。
さて今回の主役は金属です。
私たちの身の回りにはいろんな金属があるけれど金属っていうとナオちゃんは何を思い浮かべる？う〜ん何だろう。
いっぱいあり過ぎて「これ」っていうのはすぐ出てこないかな。
じゃあカナちゃんは？確かに金属が材料となって出来ているものってとってもたくさんあるから逆にふだんはあんまり意識しないのかもね。
（ナオ）うん。
でもそれだけ金属って私たちの暮らしに身近な物質なんだよね。
という事で今日の「化学基礎」は…カナちゃん一体何が分かるんでしょうか。
はいそれはこちらで〜す。
はい。
ジャン。
という事は金属は光り輝く以外にも何か特徴があるんですね。
そうなんです。
そんな金属のいろいろな特徴が今日の「化学基礎」で分かりますよ。
はい。
それではケミストリーの世界に入りましょう。
は〜い。
は〜い。
ねえねえ金属の特徴って何だろう。
何だろうね。
最初のコーナーは「金属結合」です。
カナちゃん金属結合って何ですか？はい。
このテーブルの上にあるものはどちらも金属結合で出来ている物質です。
クギとアルミ缶？そう。
このクギは鉄Ｆｅという原子が集まって出来ていてアルミ缶はアルミニウムＡｌという原子が集まって出来ています。
はい。
それではこれらの物質の原子の様子を見ていきましょう。
こちらを見て下さい。
鉄やアルミニウムなどの金属の単体ではこのように多数の原子が規則正しく配列しています。
この原子を金属原子といいます。
金属原子。
はい。
鉄だったらこの金属原子はＦｅ。
アルミニウムだったらこの金属原子はＡｌとなる訳です。
なるほど。
この時それぞれの金属原子の価電子はもとの原子に固定されずにこんなふうに自由に動き回る事ができるんです。
このような電子を自由電子といいます。
金属ではこの自由電子が原子同士を結び付ける役割をしてるんです。
そしてこのような自由電子による金属原子の間の結合を金属結合というんです。
なるほど。
これが金属結合なんですね。
はい。
このコーナーのケミカルポイント！このコーナーは「金属の性質」です。
カナちゃん。
金属にはどんな性質があるんですか？ではまず２人に質問ね。
鉄のクギとアルミ缶を見て何か気付く事はない？これを見て？何だろう。
金属の性質の一つは表面で光をよく反射して独特の光沢金属光沢がある事です。
金属光沢。
確かに金属ってピカピカしてるよね。
そうだね。
そうでしょ？それからまだほかにもありますよ。
これまでの「化学基礎」で金属かどうかを調べるのにどんな実験をしたか覚えてるかな？あっ私覚えてる。
ピ〜って音がする装置を使って電気を通しやすいかどうか調べたよね。
あっそうだったそうだった。
ナオちゃんよく覚えてるね。
この装置ですね。
それそれ。
電気が通ると…。
（装置）ピ〜。
そう！それではこの装置を使って鉄のクギとアルミ缶を調べてみましょうか。
はい。
じゃあナオちゃん一緒にやろう。
うん。
じゃあこれをそのクギに当ててみて。
うん。
（装置）ピ〜。
鳴った。
鳴ったね。
じゃあ確かにこれは金属って事だね。
うん。
じゃあ次はアルミ缶も確かめてくれる？はい。
（装置）ピ〜。
これも鳴ったよ。
どっちも金属だっていう事がはっきりしたね。
そう。
今の実験で分かったように金属のもう一つの性質は電気を通しやすいという事です。
これを「電気伝導性が大きい」という言い方をします。
電気を伝える性質が大きいっていう意味ですね。
分かりました。
カナちゃん金属の性質はこれだけですか？いいえ。
もっとありますよ。
ふ〜ん。
金属には熱をよく伝えるっていう性質もあります。
熱をよく伝えるか。
はい。
では実験でそれを確かめてみましょうか。
はい。
この棒は金属で出来てます。
そしてもう一方のこれはガラスで出来ています。
棒の太さと長さはほぼ同じです。
棒の先にはこのようにロウソクが付けてあります。
はい。
同じ距離の所からこのアルコールランプで２つの棒を熱します。
どちらのロウが先に溶けてロウソクが倒れるのかを調べます。
ああ。
先に倒れた棒の方が熱をよく伝えるって事？そうです。
ではアルコールランプに火を付けて熱を加えてみます。
さあどっちが先に倒れるでしょうか。
どっちかな？どっちだろうね。
あっ。
あっ落ちた。
金属の方が落ちたね。
うん。
っていう事はガラスよりも金属の方がよく熱を伝えるって事？そうなんです。
このような金属の性質を「熱伝導性が大きい」といいます。
「熱伝導性が大きい」。
はい。
さっき見た「電気伝導性が大きい」そして今実験で確かめた「熱伝導性が大きい」っていうのが金属の特徴なんです。
ふ〜ん。
そしてどうして金属がこのような性質を持っているのかと言うともう一度これを見て下さい。
金属中の自由電子が移動する時に電気や熱のエネルギーが運ばれるためだと考えられています。
なるほど〜。
…が分かりましたね。
はい。
でも金属の性質はまだまだあるんですよ。
えっまだあるんですか？ナオちゃんの前に置いてあるのはスティールパンという楽器です。
スティールパン？スティールドラムともいうんです。
ナオちゃんその棒でたたいてみてくれる？は〜い。
（スティールパンの音）わあきれいな音。
う〜んきれい。
その楽器実は金属で出来たドラム缶を加工して作られた楽器なんですよ。
え？これドラム缶から出来てんの？信じられない。
ねっ。
ドラム缶から楽器のスティールパンを作るのには金属の性質が深〜く関係してるんですよ。
そうなんだ〜。
（スティールパンの音）楽器スティールパンの製作者です。
（スティールパンの音）スティールパンの製作と金属の性質には一体どんな関係があるのでしょうか。
楽器の材料となるのは金属のドラム缶です。
このただのドラム缶がどんなふうにしてスティールパンになるのか製作の様子を見せてもらいます。
まずドラム缶をカットしてそれから台にセットします。
そう。
あとは機械を使ってひたすらたたくんです。
何度も何度も繰り返したたくとドラム缶はだんだんへこんできます。
そして特殊な機械でドラム缶の厚さを測ってみました。
厚さおよそ０．７ｍｍです。
では加工する前のドラム缶の厚さはというと…。
厚さおよそ１．２ｍｍ。
何度もたたく事で厚さは０．５ｍｍほども薄くなったのです。
金属をたたいて薄く広げる事ができるこの性質を展性といいます。
ドラム缶からスティールパンが出来る秘密は金属の性質展性にあったのです。
（スティールパン）うん。
ドラム缶をたたいてたたいて薄〜く広げる事ができるっていうのがよく分かりました。
ところで金属にはあともう一つこんな特徴的な性質があるんですよ。
東京にある金属の加工会社にやって来ました。
これは金属で出来たワイヤーを加工する機械です。
一体金属のワイヤーをどんなふうに加工するんでしょうか。
この機械は７．５ｍｍのワイヤーの太さの線を機械の力によって引きのばして２．９ｍｍまで引きおとす機械です。
金属のワイヤーの太さを細くする機械なんですね。
中が一体どうなっているのか見せてもらいました。
ワイヤーの太さを細くする秘密はここにあります。
この中にダイスというパーツが入っています。
これがそのダイス。
ダイスは穴の大きさが入り口と出口で違います。
ワイヤーをこの穴に通して引っ張るとワイヤーは細くなります。
と同時にワイヤーを削る訳ではないのでダイスを通る事でワイヤーは長く伸びます。
このようなダイスがこの機械には…。
７つです。
７個入っています。
金属には引っ張ると長く伸びる性質があります。
これを延性といいます。
最後のコーナーは「金属の利用」です。
私たちの暮らしと関係の深い金属を並べてみました。
では１つずつどんな金属の性質を利用しているのか紹介していきますね。
はい。
まずはこういうタイプの体温計。
これに使われているのは水銀です。
水銀は唯一常温で液体の金属です。
そして温度が上がると体積が一定の割合で増えるという性質があります。
だから体温を測るのに使われているんですね。
そうなんです。
それでは次銅線です。
銅の特徴には…そして次がアルミニウムの鍋。
だから鍋に使われているんです。
なるほどね〜。
そして最後は鉄のクギ。
だから鉄は建物の骨組みなんかにも利用されています。
ところで現在私たちの暮らしの中で一番多く利用されている金属はこの中のどれだと思う？え〜どれだろう。
実はこの鉄なんですね。
鉄は全ての金属の中で最も利用されている金属なんだよ。
そうなんだ。
でもどうして鉄が一番利用されてるんだろう。
知りたいね。
先生こんにちは。
リホちゃんこんにちは。
今日は金属について学んできました。
金属が持ついろんな性質の事分かりましたよね。
はい。
先生でももう一つ教えて下さい。
いろんな種類の金属がある中で…それは鉄がほかの金属と比べて自然界にたくさんあるから値段が安いという事。
それから加工がしやすいという事がその理由なんですよ。
そうなんですか。
実は一般的に「鉄」と呼んでいるものは鉄と炭素の合金の場合が多いんです。
鉄と炭素の合金？どういう事でしょうか。
こちらを見て下さい。
これは鉄にどれだけの量の炭素が含まれているかによって鉄を分類したものです。
例えばこの純鉄というのは炭素の含有量が０％です。
炭素を含まない鉄それ自体は軟らかい金属という事ができます。
へえ〜鉄って軟らかい金属なんですか？はい。
そしてこの軟鉄は炭素の含有量が０．０３％以下。
まだ軟らかいけれども少し硬くなり加工しやすくなります。
軟鉄は針金などに利用されます。
そして鋼鉄は炭素の含有量が０．０３〜２％。
更に硬くなって弾力が増します。
そのためビルや橋などの鉄骨として建築材料に適しています。
そして銑鉄。
銑鉄は炭素の含有量が２％以上あります。
硬いけれども溶けやすいという性質があります。
そのため溶かして型に流し込んで鋳物製品を作るのに適しているんです。
鋳物製品ってどういうものがあるんですか？例えばお湯を沸かす鉄瓶とかマンホールの蓋なんかがそうですね。
ああ分かりました。
このように鉄は炭素が多くなればなるほど硬くなります。
でも硬くなると同時にもろくなります。
例えば高い所から落とすと割れてしまったりするようになるんですね。
そのためどんな目的で使用するかによって使い分けているんです。
なるほど。
先生ありがとうございました。
今日は…今日は金属の事いろいろ分かったね。
うん。
金属ってピカピカしてるだけじゃないんだよね。
うん。
鉄アルミニウム銅。
金属にも個性があってそれぞれの金属にはそれぞれの特徴があるんだよね。
何だか私たちみたい？そうかな。
リホちゃんは銅。
銅？何で銅？じゃあカナちゃんは？カナちゃんは銀。
銀？そして私は金！え？ナオちゃんそれオリンピックじゃない？そうだよ。
私が一番。
何においての一番なの？そう。
えっ？…全体。
全体？ちょっとショック。
2014/07/16(水) 14:00〜14:20
ＮＨＫＥテレ１大阪
ＮＨＫ高校講座 化学基礎「金属と金属結合〜金属はピカピカしてるだけじゃない〜」[字]
化学基礎は平成２４年度から新たに設けられた科目で、中学校から高校への橋渡しの役目をする内容です。基礎をしっかり学んで、本格的な化学の学習に役立ててください。
詳細情報
番組内容
私たちの身のまわりには、金属が材料となってできているものが、たくさんある。金属には、光り輝く以外にもさまざまな特徴をもっている。金属の結合のしくみや性質について学ぶ。
出演者
【解説】神奈川大学附属中・高等学校教諭…小柳めぐみ，【出演】高田里穂，吉田奈央，横畠加奈子，【語り】伊倉一恵
ジャンル :
趣味／教育 – 中学生・高校生
趣味／教育 – 大学生・受験
趣味／教育 – 生涯教育・資格
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