チコちゃん

チコちゃんに叱られる!鉄がサビるのはなぜ? 8月2日

8月2日放送のチコちゃんに叱られる!で
鉄がサビるのはなぜ?

という質問がありました。

なるほどという答えが気になったので調べてみました。

チコちゃんに叱られる!鉄がサビるのはなぜ?

鉄がサビるのはなぜ?

答えは、サビたがっているから

詳しく教えてくださるのは
鉄とサビの関係を熟知されている海に囲まれサビの被害が多い東南アジアで
サビに関する対策を伝えサビの神様と称えられている方です。
茨城・つくば市 物質・材料研究機構 特別研究員
篠原 正 先生(しのはら ただし)

  • そもそも鉄が自然界でサビるのは当たり前だそうです。
  • 鉄がサビたがっているそうです。
  • 普段私たちが使っている鉄は加工されたもので元の姿に戻ろうとしているそうです。
  • 自然界ではこのような形で存在しているそうです。
  • それがこちら⤵
  • ウィキペディアから引用
  • こちらは、鉄鉱石 → 鉄の材料になるそうです。
  • 赤茶色のはサビです。
  • 鉄鉱石にサビがついているのは本来の姿だそうです。
  • 赤茶色の部分は鉄の本来の姿だそうです。
  • つまり、自然界では鉄はサビているそうです。
  • サビというのは鉄が酸素と結びついた酸化鉄のことだそうです。
  • この石に含まれている鉄の酸素と結びついてサビいる状態。
  • しかし、私たちが普段目にする鉄は製鉄所で加工されてピカピカ。
  • 先生によると、このように加工された物質は元の自然な状態に戻ろうとする性質があるそうです。
  • 鉄鉱石を鉄にする方法を製鉄所で教えていただきました。
  • まず、最初に目の前にそびえたつ、高さ100mの建造物
  • この中に鉄鉱石を鉄にする高さ50mの高炉があるそうです。
  • 高炉の中では鉄鉱石を溶かして鉄を取り出しているそうです。
  • 高さ50mの高炉の上から鉄鉱石を落として高温で溶かしているそうです。
  • だいたい2,000度近い温度になるそうです。
  • 実は鉄鉱石が溶かされる過程で鉄にとって困ったことが起こっているそうです。
  • いったいどういうことなのでしょうか?
  • サビの神様伝授、岡村隆史さんにもわかる鉄ができる仕組み
  • 登場するのは鉄+酸素でできた「酸化鉄」「炭素」炭素+酸素「一酸化炭素」
  • 「鉄鉱石」と炭素の塊である「コークス」を高炉の上からいっしょに入れます。
  • コークスは、最近では木炭より高温で長く燃えるためバーベキューなどにも使われています。
  • 「鉄鉱石」と「炭素」の二つを50mもの高さから2,000度の高炉へ落とします。
  • なぜ50mもの高さがひつようなのでしょうか?
  • 高炉の中は下から超高温の酸素ガスが吹きあがっています。
  • 上から落とされた「鉄鉱石」と「コークス」は熱風を受けながら50mを数時間かけてゆっくりと落ちていくそうです。
  • このとき超高温の酸素ガスによって「コークス」が燃えるそうです。
  • そしてさらにその熱で「鉄鉱石」が溶かされドロドロになりながら落ちていくそうです。
  • 「鉄鉱石」が溶けるまでには数時間かかるので50mもの高さが必要だそうです。
  • 製鉄所の高炉は「コークス」が燃える熱を冷まさないようにするために24時間365日休むことがないそうです。
  • では次に、なぜ鉄鉱石が鉄になるのかをご説明します?
  • まず、超高温の熱風によって「コークス」が燃える際に酸素と「コークス」の「炭素」が結びついて一酸化炭素などの熱いガスが発生するそうです。
  • 一酸化炭素はより安定した状態の二酸化炭素になろうとして酸化鉄の酸素と結びつくため鉄だけが残るそうです。
  • これが製鉄所で鉄ができる仕組みだそうです。
  • 酸素と結びついているのが、自然な状態である鉄は自然界と同じ状態に戻ろうとして酸素と結びついてサビるそうです。
  • 製鉄所で酸素と別れた鉄は、自然な状態に戻ろうとして再び酸素と結びつき酸化鉄となるそうです。
  • これがサビの正体だそうです。
  • 高炉の中で発生したガスは上空に抜け、鉄は高炉の下に落ちるそうです。
  • 続いて「転炉」と呼ばれる工程で強く加工しやすい鉄に変えるそうです。
  • 溶けた鉄は鋳型に流し込まれて、冷やし固められるそうです。
  • 今回訪れた製鉄所では、さらにローラーで薄く伸ばされ厚さ約1mmの薄い鉄板にするそうです。
  • そして、鉄が酸素に触れてサビないように仕上げにコーティングして鉄板を丸めるそうです。
  • 丸めた鉄は、直径160cm、重さ10tの巨大なバームクーヘンのような鉄の出来上がりです。
  • 完成した鉄は、自動車や家電製品に形を変えて皆さんの暮らしを支えているそうです。
  • 鉄はぬれるとサビ安いのはなぜなのでしょうか?
  • 鉄は水と触れると表面から溶けるそうです。
  • 溶けた鉄と水の中の酸素が結びつくそうです。
  • この状態で水が蒸発すると酸化鉄になるそうです。
  • これが、いわゆるサビだそうです。
  • なお、塩水のがサビやすいのは、塩には水の蒸発を防ぐ性質がありその分水が長く留まるので鉄が水中の酸素と結びつくための時間が増えるからなんだそうです。
  • お父さんが、サビ防止のために必死になってかけているフッ素スプレー
  • これはフッ素の水を弾く性質を利用しサビを防いでいるそうです。
  • 最後に先生からひとこと
  • そもそも鉄がサビるというのは
  • 例えば相思相愛の二人が無理やり離されても元のさやに納まるように鉄も酸素とくっついて元の姿に戻りたいんですね。
  • なるほど!先生、今のでやっとわかりました。
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チコちゃんに叱られる!鉄がサビるのはなぜ? まとめ

今回は、チコちゃんに叱られる!鉄がサビるのはなぜ?
について情報発信させていただきました。

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