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素材便利帳・金属の事典>重金属
    出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』より抜粋・転載
重金属の定義   重金属(じゅうきんぞく)とは、比重が4〜5以上の金属元素のことである。

重金属には毒性の強いものが多く、しばしば公害の原因になる。しかし、毒性が強い重金属でも、ごく少量なら生体必須元素になるのも多い。また、工業上重要な重金属も多い。

製錬するのが技術的に容易だったため、人類の歴史上、比較的早くから現れた。

代表的な重金属は、鉄、鉛、金、プラチナ(白金)、銀、銅、クロム、カドミウム、水銀、亜鉛、ヒ素、マンガン、コバルト、ニッケル、モリブデン、タングステン、錫、ビスマスなどが挙げられる。

           
  鉄 (てつ、Iron):原子番号 26の元素、元素記号は Fe。
元素記号の Fe はラテン語での名称 Ferrumに由来する。日本語では、黒い錆を生じる事や、しろがね(銀)より輝きが劣る事からくろがね(黒い金属)と呼ばれていた。

純粋な鉄は白い光沢を放つが、湿った空気中では容易に錆を生じ、見かけ上黒ずんだり褐色になったりする。一方、極めて純度の高い鉄は、比較的高いイオン化傾向を有するにも関わらず、酸に侵されにくくなる。

鉄の同位体の中で最も多く存在する鉄56の原子核は最も安定である。このため恒星の核融合反応の最終的な生成元素は鉄であり、これより重い元素は、核融合反応では生成されない(→より重い元素は超新星爆発等で生成)。

固体の純鉄は、フェライト(BCC構造)、オーステナイト(FCC構造)、デルタフェライト(BCC構造)の3つの相がある。911℃以下ではフェライト、911℃〜1392℃はオーステナイト、1392℃〜1536℃はデルタフェライト、1536℃以上は液体の純鉄となる。常温常圧ではフェライトが安定である。強磁性体であるフェライトがキュリー点を超えたところからオーステナイト領域までの770〜911℃の純鉄の相は、以前はβ鉄と呼ばれていた。

鉄は人(生体)にとって必須の元素である。鉄分が欠乏すると、血液中の赤血球数やヘモグロビン量が低下し、貧血などを引き起こす。鉄分を多く含む食品はホウレンソウやレバーなどである。

人類にとって最も身近な金属元素の一つで、様々な器具、構造物に使われる。鉄を最初に使い始めたのはヒッタイトである。 ヒッタイト以前の紀元前18世紀ごろ、すでに製鉄技術があったことが発掘された鉄によって明らかになっている。鉄器時代以降、鉄は最も重要な金属の一つであり、産業革命以降、ますますその重要性は増した。鉄は、炭素などの合金元素の存在により、より硬い鋼となる

           
  銅(どう)は、赤褐色の光沢を放つ原子番号 29 の金属の一種。元素記号は Cu。周期表では金、銀と同じく 11 族に属する。

元素記号の Cu は、ラテン語の cyprum aes(キュプロス島の金属)に由来し、キプロスにフェニキアの銅採掘場が有った事に由来する。 日本語では、その色からあかがね(赤い金属)と呼ばれた。

銅は先史時代から使われてきた金属である。メソポタミアでは紀元前3500年頃から銅に錫を加えた青銅で道具を作るようになった。青銅器はエジプト、中国(殷王朝)などでも使われるようになり、世界各地で青銅器文明がはなひらいた。

耐食性の高さなどから 古来貨幣の材料としても利用されてきた(銅貨)。 日本の硬貨では10円玉が銅製、100円玉なども白銅という銅の合金である(昔は銀がはいっていたが、現在は入っていない。)

銅鉱石の生産は世界全体で1325万トン(2000年現在)である。その内訳はチリが35%と大半を占め、以下米国11%、インドネシア8%、オーストラリア6%、カナダ5%と続く。かつて日本は足尾銅山、別子銅山、日立銅山等の大鉱山をかかえ輸出国であったが現在はこれらは全て廃鉱となり100%輸入に頼っている状態である。

銅鉱山で得られた、銅製鉱を溶錬炉で溶融し、銅分を銅マットや銅ハ(どうかわ)【銅精製への中間製品。硫化銅と硫化鉄の化合物から成る】の形で濃縮する。そして、銅マットを転炉に入れて、空気を吹き込んで不純物(鉄や硫黄)を酸化除去し、粗銅(銅含有率は約98%)を精錬する。その後、粗銅は電解精錬によって、99.99%以上の純銅に精製される。電解精錬された純銅は電気銅とも呼ばれる。

金属では銀の次に導電性が高く、電線・ケーブルの材料としてよく使われる。 銅イオンは殺菌作用を持つ。 この為、靴下、靴の中敷きなどによく使われている。

殺菌作用と導電性を生かした物として絨毯、マットなどに使用されている。特に細い導線を容易に作成できる為、絨毯に織り込んで使用する。これにより、静電気の発生しにくい絨毯としてホテルなどのロビーで使用されている。

           
ニッケル   ニッケル (Nickel) は、金属元素の1つ。銀白色の金属で鉄族に分類される。


元素記号はNi、原子番号は28で、原子量は約58.69である。 安定した結晶は、面心立方構造(FCC)を持ち、また、鉄よりは弱いが強磁性体である。

           
  鉛(なまり)は、金属元素の一つで、元素記号 Pb で表され、原子番号は 82 である。俗に「鉛色」と呼ばれる蒼白色の光沢を放ち、古く日本では、その色からあおがね(青い金属の意)と呼ばれた。分子量は約207.19であり、比重は11.34である。元素記号はラテン語での名称plumbum に由来する。

強い毒性を持ち、生物の体表や消化器官に対する曝露(接触、定着)により腹痛・嘔吐・伸筋麻痺・感覚異常症など様々な中毒症状を起こすほか、血液に作用すると溶血性貧血・ヘム合成系障害・免疫系の抑制・腎臓への影響なども引き起こす。遺伝毒性も報告されている。主に呼吸器系と消化器系から体内に吸収され、骨に最も多く定着する。毒性の生物学的な半減期は10年とされる。

西洋占星術や錬金術などの神秘主義哲学では、土星を象徴するが、これは(錆を生じて)黒く重い鉛が、 肉眼で確認できる惑星のなかで、最も暗く動きの遅い土星と相似していると考えられた為である。また、魂の牢獄としての肉体、老化、鈍さなども象徴する。

人類の文明とともに広く使われてきた代表的な重金属だが、今後数十年のうち(21世紀前半)には枯渇してしまうといわれている。

なお、ビスマスに安定同位体がないことが判明したため(2003年)、現在は208Pbが最重安定同位体の地位を占めている。

     
亜鉛   亜鉛(Zinc)は原子番号 30の元素である。元素記号は Zn。亜鉛族元素の一つ。安定な結晶構造は、六方最密充填構造 (HCP) の金属。融点は摂氏 419.5℃。常温では脆いが、摂氏約 110℃〜150℃の範囲のみで展性、延性に富むようになる。酸やアルカリに溶ける。遊離して産出するのではなく、地殻中の、硫化亜鉛を主成分とする閃亜鉛鉱から得られる。亜鉛の沸点は同族のCd,Hgと同様に低く、907℃である。木炭などで還元すると昇華してしまい煙突の先端で空気中の酸素と反応し酸化物になる。鉱石を還元した煙を冷却する工夫を得て初めて単体が得られた。このため、亜鉛の単体の歴史は意外と短く、実用化されたのは1650年頃以降とされる。
           
           
     

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