スチールウールの燃焼実験

質問

スチールウールを燃やすと、酸化鉄になりますが、これって、磁石にくっつくのでしょうか？

過去の質問に、酸化鉄は磁石にくっつくのか？というのがありました。回答をよませていただいたところ、Fe3O4については、よく磁石にくっつくがFe2O3は、あまりくっつかないと書いてありました。

スチールウールを燃焼させると、黒くなることから、これはFe3O4ではないかと思うのです。しかしながら、
中学校ではスチールウールは燃焼後、磁石にはつかなくなると教えています。いろいろな問題集、参考書等でも、燃焼後、黒い酸化鉄ができて、磁石にはつかなくなるとでています。

いったいどっちが正しいのでしょうか？

回答No.3

kenojisan

> 私の観察で赤錆であったわけではないのです。
> 参考書や問題集、webで調べてみても、いずれも燃焼後は黒くなるとなっております。
> 黒いけれど赤錆ということなのでしょうか？

#2の回答者です。私もざっくり「スチールウール　燃焼実験」でネット検索してみたのですが、生成物に関してはっきりと説明しているものは少ないですね。
どうも、この実験の主目的は「燃焼という化学反応によって、元の鉄（Fe）は酸素と結合して別の化合物（酸化鉄）になる」ということを理解するための実験のようで、生成物の重量測定をして酸素の分重量増加を確認する程度で、黒色物質が生成するという以上にはあまり触れていませんね。
　台所用品などで使うスチールウールは純粋な鉄ではなくて、炭素を初めとしたいくつかの不純物が含まれており、また燃焼実験も十分な酸素量を供給した実験かどうかが不明なので、生成物の断定はしにくいです。
　私も院生時代に純粋な鉄薄膜の表面が空気中で自然酸化したものの分析を手伝ったことが有りますが、いくつかの鉄酸化物と鉄水酸化物に同定不能だった化合物が混じった混合物でした。
　ただ、このような燃焼実験だと十分な鉄－酸素反応が起こりにくいように思われるので、主な生成物は黒さびのFe3O4であろうと推測されます。その場合には磁石につきます。
　あるサイトでは、生成物がFe3O4であるとしながら、磁石に付かないと間違った説明をしていました。おそらく、「元の鉄とは違ったものになっている＝磁石に着かない」と早合点したものと思われます。
　学校で実験する機会が有れば、生成物は内部まで黒いか？磁石には着くか？を是非、自分で調べてみてください。実際に実験することで教科書や参考書の間違いが見つかれば、まさに科学実験の醍醐味と言えますよ。もし、学校では生成物がはっきりと確定出来ないなら、都道府県の技術試験所や国の研究所にでも問い合わせてみてください。中学生が持つ科学の疑問なら、丁寧に答えてくれると思いますよ。

回答No.2

kenojisan

私自身はスチールウールの燃焼実験はやったことがないので、詳細は分からないのですが、鉄酸化物の磁性には多少かかわっていますので、コメントを。
代表的な鉄酸化物には、おっしゃるとおりのFe3O4＝黒色さび、マグネタイト、磁性有りと、α-Fe2O3＝赤さび、ヘマタイト、磁性無しが有ります。それ以外にもα-Fe2O3と結晶構造が異なるγ－Fe2O3＝黄褐色、マグヘマイト、磁性有り（以前はカセットテープやビデオテープの磁性体の代表的な材料でした）などが有りますが、あまり自然に出来る鉄酸化物で無いので、ここでは、主に前記の黒さびと赤さびだけを考えれば良いでしょう。
#1回答者さんのおっしゃるとおりに、十分な酸素が有れば赤さびができそうですが、質問者さんの観察では黒さびのようですね。
ただ、ここで注意しないといけないのは、焼くときに有機物の汚れや「スス」の出やすい炎で焼いてませんか？日常生活ではあちこちに炭素源が有りますので、注意しないと焼いたものの表面にスス（炭素）が生成しやすく、黒色に見えるかも知れません。
焼いたものを少しこすってみて、中まで黒色かどうか確認してみてください。

お礼

回答をありがとうございます。
私の観察で赤錆であったわけではないのです。
参考書や問題集、webで調べてみても、いずれも燃焼後は黒くなるとなっております。
黒いけれど赤錆ということなのでしょうか？

回答No.1

kusshi-

スチールウールは燃焼により、Fe2O3（III）になるので磁性を持たず、磁石につかないと思います。
ただ、不完全燃焼などの理由で、酸化されていない部分が残ってしまっている場合には磁石に付着すると考えられます。

お礼

回答をありがとうございます。
Fe2O3ということは、燃焼後は赤っぽくなるということでしょうか？