火の発見とエネルギー革命、歴史を変えたビール・ワイン・蒸留酒、金・銀への欲望が世界をグローバル化した、石油に浮かぶ文明、ドラッグの魔力、化学兵器と核兵器…。化学は人類を大きく動かしている――。白熱のサイエンスエンターテイメント『世界史は化学でできている』は、朝日新聞、毎日新聞、日本経済新聞夕刊、読売新聞夕刊と書評が相次ぎ、累計8万部を突破。『Newton9月号 特集 科学名著図鑑』において、「科学の名著100冊」にも選出された。
池谷裕二氏(脳研究者、東京大学教授)「こんなに楽しい化学の本は初めてだ。スケールが大きいのにとても身近。現実的だけど神秘的。文理が融合された多面的な“化学”に魅了されっぱなしだ」と絶賛されたその内容の一部を紹介します。好評連載のバックナンバーはこちらから。

【金属の世界史】古代には「金」よりも高価だった意外な金属とは?Photo: Adobe Stock

現代の金属は多種多様

 デンマークの考古学者クリスチャン・トムセン(一七八八~一八六五)は、人類の文明史を「石器時代」(旧石器時代、新石器時代に分けることもある)「青銅器時代」「鉄器時代」の三つに大別した。

 この三区分は、古代北欧博物館(デンマーク国立博物館の前身)の館長だったトムセンが、博物館の収蔵品を、利器(便利な器具)、とくに刃物の材質の変化を基準に、石・銅・鉄の三つに分類して展示したことに始まり、今日でも用いられている。

 私たちの文明は石器から金属器に移り変わった。現代は、鉄器文明の延長線上にある。金属は自由に加工でき、しかも硬いために有用性が高く、大きく文明が進歩した。金属器の金属は青銅から鉄になり、さらに鉄と炭素が合わさった鋼(鉄鋼)が主役になったのだ。鋼は、硬くて強く、道具、武器、機械や建築の材料になった。

 鉄は優れた性質を持つ合金をつくることもできる。これは、鉄の用途の広さを示している。たとえば、鋼は鉄と炭素の合金だが、その他にステンレス鋼(さびない鋼)などがある。

 現在、金属の生産量で鉄はダントツ一位で、アルミニウム、銅が鉄に次いでいる。

鋳鉄と鋼

 溶鉱炉でつくられた鉄は銑鉄である。銑鉄から鋳鉄と鋼がつくられる。炭素含有率が約二パーセント以上のものが鋳鉄である(ほとんどの鋳鉄は三パーセント以上)。鋳鉄は溶融温度が低いため、溶融して液体状態にして必要な形の鋳型に流し込んで凝固させて、鋳物として使われる。

 鋳型によって製品の形状・寸法に近いものを大量につくることができるのだ。

 銑鉄から、転炉や平炉を用いて、炭素の含有率を四パーセント前後から二パーセント以下へ下げる処理を加えて「炭素鋼(普通鋼)」がつくられる(ほとんどの鋼は一パーセント以下)。

 炭素鋼は、含有されている炭素量が多くなると強さや硬さが増すが、その半面、伸びや絞りが減少する。鋼は熱処理(焼きなまし、焼き入れや焼き戻し)によって大きく性質を変えられることも利点である。

 炭素鋼(普通鋼)に対して、特殊鋼と呼ばれるものがある。マンガン、ニッケル、クロムやモリブデンなどの金属元素を添加したり、成分を調整したもので、強靭性、耐熱性、耐食性などに優れているので、普通鋼では耐えられない厳しい環境下で使われる。