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展性と延性

金属のかたさが小さい場合、この金属を強くたたいたり大きな圧力をくわえたりすると、だんだんうすくなって広がります。

金属のこのような性質を展性といい、うすく広がったものを金属箔といいます。

金・銀・スズなどは、金属のなかでもとくに展性が大きく金は厚さ1万分の1ミリまでの厚さにたたきのばすことができます。

同じように、かたさの小さい金属は、引きのばして細いはりがね状にすることができます。

金属のこのような性質を、延性といいます。

銅・銀・金・白金などは、とくに延性の大きい金属で白金は直代が1万分の1ミリという細いはりがねにすることができます。

金属の展性や延性は、そのときの温度などの条件によってかわります。

金属の磁性

磁石のもっているような性質を磁性といいますが金属のもっている磁性は、つぎの3つに分けることができます。

1つは、その金属が磁界の方向に引きよせられる性質で、これを常磁性といいます。

もう1つは、磁界からおしだされる性質で、反磁性といわれます。

常磁性の金属も、反磁性の金属も磁界の中では磁性をしめしますが磁界からとりのぞくと、磁性は消えます。

あとの1つは、常磁性のさらに強い場合で磁界の中におくと強い磁性をおびて磁界からとりだしても磁性が残っている性質で、強磁性といわれます。

常磁性の金属には白金・アルミニウムなどがあり反磁性の金属には金・ビスマス・アンチモンなどがあります。

また、強磁性の金属には、鉄・二ッケル・コバルトなどがあります。

金属と酸・塩基

金属と酸を作用させると、塩ができます。
また、金属と塩基が作用すると、ふつう水酸化物ができますがこれは水に溶けにくく水和酸化物といわれる形になっています。

イオン化傾向

金属は、ふつう、その金属を電解質溶液につけておくとイオンになって、溶液中に溶けこむ性質があります。

これを金属のイオン化傾向といいます。
イオン化傾向は、金属の種類によって違います。

たとえば、鉄と銅のイオン化傾向をくらべると鉄つのほうが大きいのです。
それで銅イオンをふくむ溶液中に鉄を入れると鉄がイオンになり逆に銅イオンは鉄がだした電子を受け取って、銅原子となって析出します。

実際に、よくみがいた鉄のくぎを硫酸銅溶液中につるすと銅が析出して、くぎの表面につくのが見られます。

また、イオン化列で水素よりイオン化傾向の大きい金属はうすい酸を作用すると、溶けて水素を発生します。

たとえば、亜鉛を希硫酸に入れると、水素を発生して溶けます。

ふつう、酸化と還元とは、電子のやりとりであらわします。
したがって、イオン化傾向の大きい金属は電子をだしやすいので酸化されやすい金属といえます。

これを別ないい方であらわせば、還元する力の強い金属であるともいえるわけです。

これまで、いろいろな酸についてその製法や性質・用途などについて調べてきましたが、これらの酸は金属にたいして、いろいろなはたらきをします。　

薄い酸のはたらき

薄い酸が、金属にたいして、どのようなはたらきをするか調べてみましょう。

実験

亜鉛・鉄・スズ・銅のくずを用意します。
銅のくずは、塩酸で洗って、きれいにさびを落としておきます。

つぎに8本の試験管を用意し4本の試験管には希塩酸を5立方センチずつ残りの4本の試験管には、希硫酸を5立方センチずつ入れます。

そして、まえに用意した金属をそれぞれ希塩酸と希硫酸両方の試験管に入れそれぞれの金属が酸とどのように反応するかを観察します。

この実験の結果をまとめると、つぎのようになります。

①　亜鉛・鉄は、水素を発生して、どちらの酸にも溶けます。
②　銅とスズはどちらの酸にも溶けません。

このように、酸には、亜鉛・鉄などを溶かすはたらきがあります。
しかし、銅やスズが溶けないことからもわかるようにどの金属でも同じように溶かすわけではありません。

亜鉛・鉄などが酸に溶けるのは酸が電離してできる水素イオンのはたらきによります。
ですから、どの酸も同じようなはたらきをするのです。

つまり、水素イオンは金属に作用して、金属を陽イオンにかえ水に溶けるようにするはたらきをします。

この反応は、亜鉛を例にすると、図の式のようにあらわされます。

また、酸に溶ける金属ならどの酸を使っても反応は同じになるはずです。

このように、亜鉛が酸に溶けやすいのは亜鉛が水素よりイオンになりやすいということです。

逆に、銅が酸に溶けにくいのは銅が水素よりイオンになりにくいからです。

イオンになりやすい金属をイオン化傾向が大きいといい、イオンになりにくい金属をイオン化傾向が小さいといいます。

ふつうの金属をイオン化傾向の大きい順にならべると前ページの表のようになります。

これをイオン化列といいます。

この表で、鉛と銅のあいだに、水素が入っています。
つまり、鉛よりイオン化傾向の大きい金属は酸に溶け、銅よりイオン化傾向の小さい金属は、酸に溶けないわけです。（スズは、熱すると酸に溶けます）

電気を使うメッキのことはわかりましたが電気を使わないでメッキする方法があります。　

それには、金属イオンの性質をよく理解しなければなりません。
これから、金属イオンの性質と、その利用法などについて、考えることにしましょう。

電気分解によらないメッキ

3パーセントぐらいの硫酸銅の水溶液に、よくみがいた鉄くぎをつるしてしばらくそのままにしておくと、鉄くぎの表面が赤みを帯び金属の銅がくっついたことがわかります。

また、2パーセントの硝酸銀の水溶液によくみがいた銅線をつるしておくと、銅の表面に銀が析出します。

これらのことは、次のように考えるとうまく説明することができます。

硫酸銀の水溶液には、銀イオンがふくまれています。
これに銅を入れると、銅は電子を失って銅イオンとなって溶けだし溶液中の銀イオンは電子を受け取り、金属の表面につくのです。

その証拠には、長くおいた駅の色を見るとうすく銅イオンの青い色がついています。
したがって、銀よりも銅が、銅よりも鉄がイオンになりやすいことになります。

金属と水や酸

ナトリウムを水に入れると水素を発生して水酸化ナトリウムの水溶液ができますが、このことも同じように考えてよいのです。

水には水が電離して生じた水素イオンがわずかながらあります。
これにナトリウムを入れるとナトリウムのほうがイオンになりやすいためナトリウムイオンとなって溶け込み水素イオンは電子を受け取って水素原子となり、さらに、水素分子となって水素の気体を生じるわけです。

亜鉛はナトリウムイオンになりにくいため亜鉛に水を入れただけでは、水素がほとんどでません。

しかし、塩酸や硫酸のような酸だと、水素イオンが液中にたくさんあります。
亜鉛は水素より少しばかりイオンになりやすいので酸の中に浸すと、たくさんある水素イオンとの作用によって、水素を生じるわけです。

銅や銀の金属は、水の中はもちろん塩酸や硫酸の中に浸しても水素を発生しません。

このことは、銅や銀が水素イオンよりもイオンになりにくいためであると考えれげよいことになります。

イオン化列

イタリアのボルタは、多くの金属についてこのようなイオンになりやすさを研究し、1800年にその成果を発表しました。

下の表は、主な金属について、イオンになりやすいものから順に左から右にならべたものです。

これは、イオン化列とよばれています。

金属イオンになりやすいかどうかを水素を基準にして、0としてあらわした数値もこのなかにしめしておきました。

＋の記号のついたものが水素よりイオンになりやすく－の記号のついたものがイオンになりにくいわけです。

この表で、＋の数値の大きい金属は電気分解で金属メッキをするのがたいへんむずかしくなります。

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