わからない金属の判別法

質問

学校の比熱の実験で、比熱以外に金属の判別の仕方は
どうすればよいかと聞かれ、わからなくて困ってます。
本やネットで調べてみましたが
溶液中の金属についてなどでよくわかりません。
比重（密度）や磁石にくっつけるの以外で何か方法がありますか？
実際に実験が出来なくても方法が知りたいです。
お願いします。

回答No.2

noname#21649 · ベストアンサー

金属単体というか金属の固まりの区別の仕方と解釈します。

物理の本のどこかを探すと出ている「特性Ｘ線」を使う方法で．Ｘ線をあてると異なる波長のＸ線がでます。蛍光Ｘ線法といいます。
物理の本に載っているであろう「結晶構造」を使う方法で．Ｘ線をあててＸ線が変な方向に曲がる性質を使います。Ｘ線回折といいます。
（以上の内容は高等学校の科学クラブ程度以上です）

金属の色で区別する方法では．銅とか黄銅とか区別できます。可視こう（目で見える範囲の光）では．精々この程度ですが赤外線や紫外線を使うとより広い範囲が見当つきます。
金属を暖めて何度で溶けるかということを調べるとたいたいの金属は見当がつきます。

「比熱の実験」ということから．物理の範囲としました。化学が含まれても良いのであれば．
金属をたとえば塩酸のような溶液に漬けて金属の電位を測るとじゅんぶしつの金属の場合は簡単に求められます（電位を測る）。
あるいは．塩酸等の酸に溶かして．ＩＣＰ発光分析をかけるとか（化学系大学の範囲です）の方法もあります。

大体高等学校物理程度の内容ということで書きましたが．この程度で良いのでしょうか。

お礼

沢山教えてくださってありがとうございます！
とっても勉強になりました。
初めてきいた方法もあったのでもっと勉強してみます。
本当にありがとうございます。

回答No.6

38endoh

少々補足です。

ＸＰＳは，非破壊で金属を同定する方法としては王道の方法ですね。合金については，含まれている金属の組成まで正確にわかるため，非常に適応範囲が広いのが特徴です。また，分析に必要な試料の量が極めて少量でも可能というメリットもあります。警察で逃走車両の塗装片などの分析を行うのもこの方法です。

> 金属の脇からバーナーの炎を当てて炎色反応を見る方法で

この様な方法で炎色反応を見ることはできません。恐らく黒体放射が起こるでしょう。輝線を確認するには，水溶液などのイオン状態にして炎にかざすか，金属蒸気にして封入して放電するなどの操作が必要になります。

> 鉄製のたわし（？）や

スチールウールのことでしょうか？　これもやはり黒体放射ですね。加熱したところで物質の同定は不可能です。加熱すると赤～黄～白に光ると思います。

ちなみに，炎色反応を利用した高感度な検出方法に「ICP発光分析法」「ICP質量分析」という方法があります。通常の炎色反応と異なるのは，炎の代わりにアルゴンガスプラズマを用い，そこに水溶液を噴霧して発光を確認するという点です。この方法を用いると，はppb～ppmオーダーの低濃度の金属でも検出することが可能です。岩石に含まれている微量金属の同定などは，通常はこの方法を用います。

お礼

沢山情報ありがとうございます！また知らない方法が・・！
また調べなくては。

三八endohさん、そして私の質問に答えていただいた皆さんのおかげで、
金属の判別について大分詳しくなれました（穴があるかもしれませんが）。
そこでそろそろ質問を締め切ろうと思います。
これからもわからないことがあったら質問することがあると思うので、
そのときはまたよろしくお願いします。
本当にありがとうございました。

回答No.5

38endoh

> 光源効果とはなんでしょうか。
> なるべくわかりやすく教えてもらえたら嬉しいです。

　光電効果について，もう自分でも調べてみましたか？

　光電効果とは，金属の表面に光を当てると，電子を放出する効果のことです。電子を放出するかどうかは，光の強さではなく，光の波長によって決まります。そして，電子を放出する限界波長は金属の種類によって違います。この波長を調べることによって，金属の種類を調べることができます。なお，限界波長は，金属の「仕事関数」という値と対応しています。

　ちなみに，実際に光電効果を用いて金属の種類を調べるときは，測定波長を変えながら測定するのは大変なので，一定の波長の光を用いて，放出した電子が持っている運動エネルギーを測定するという方法をとります。Ｘ線を照射光として光電効果を用いて元素を調べる装置を「ＸＰＳ」または「ＥＳＣＡ」と呼びます。

参考URL：

http://www2.odn.ne.jp/~cbl61500/daigaku/mondai/koudenkoka.html, http://www.nsg.co.jp/ntr/DATA/data8.htm

お礼

手を怪我をしてキーボードが打てず、
お礼が遅れてしまいました。ごめんなさい。

光電効果、ネットや図書館でいろいろ調べてみました。
調べれば調べるほどわからない言葉や公式が
出てきて目が回りそうでしたが、比熱以外に金属を破壊することなく
調べる方法が沢山あることを知ることが出来てよかったです。
詳しい解説とＨＰを教えていただきありがとうございました。

回答No.4

may-may-jp

炎色反応についてですが、金属の塊がバーナーで燃えるというよりは、バーナーが燃えているところに金属を脇からあてがって、炎の色が変わるのを見る、というほうが正しいかも。

あとは酸や塩基を使って沈殿物などで見る方法もありますが。
ただ、白い沈殿物といってもたくさんありますからね～、複数の溶液が必要になりそうです。（これはよく化学の試験問題なんかになりますね）

お礼

回答ありがとうございます。返事が遅れてごめんなさい。

金属の脇からバーナーの炎を当てて炎色反応を見る方法で
実験してもいいですか？と、学校の先生にと聞いたら
「無理だよ。大きいから。」と言われました。
そ、そうなんですか？

回答No.3

kwbt96

高校程度の実験であれば，炎色反応がいちばん簡単なのではと，思ったり。
金属を燃焼させてその炎の色で物質を判定する方法です。
炎色反応のない金属もあるので，全部の金属に適用できるとは限らないのですが，手っ取り早さでは一番だと思います。
高校の化学の教科書とかに，色の見本が載っています。というか私の教科書には載ってました。

お礼

答えてくれてありがとうございます！
炎色反応も中学のときに実験をしたことがあったので
考えてみたんですが、鉄製のたわし（？）や
食塩水などでやっていたので、
果たして金属のカタマリが
バーナーで燃えるのか？と思っていました。
どうなんでしょうか。ううーん。

回答No.1

38endoh

方法はいくらでもあるのですが，waseda の基礎知識が分からないために回答が非常に困難です。物性値のデータさえあれば，何を測定しても分かるかと思うのですが…。

ちなみに，光電効果はご存じでしょうか？

お礼

一昨日返事をしたと思ったら操作を間違えていたみたいで、
出来てなかったので、もう一度。
科学（物理と科学）の勉強を始めてから一年未満なので
知識があまりありません。
光源効果とはなんでしょうか。
なるべくわかりやすく教えてもらえたら嬉しいです。
よろしくお願いします。