血には鉄が入っているのに、なぜ磁石にくっつかないの？
― 鉄の原子は1個ずつ閉じこめられ、血はむしろ磁石をわずかに押し返します

「血が赤いのは鉄が入っているから」。これは本当です。でも「だから強い磁石なら血を引き寄せられる」と考えると、それは誤解です。鉄が磁石にくっつくのは、鉄という「元素」の性質ではありません。原子がびっしり並んで向きをそろえる、という「並び方」の性質なのです。

くっつかない理由は2つだけ

どちらも「鉄なら必ず磁石につく」という思いこみを外すと見えてくる話です。順番に見ていきましょう。

鉄が磁石につくのは、原子が「チーム」を組むから

原子の1個1個は、目に見えないほど小さな磁石になっていることがあります。鉄の原子もそうです。ただし、原子1個の磁石はとても弱く、向きもすぐに乱れてしまいます。

釘や鉄板の中では、鉄の原子がすき間なく並んでいます。隣り合った原子どうしは、たがいの向きをそろえ合う強い力をおよぼします。そのため、何兆個もの原子が同じ向きにそろった「区画」ができます。磁石を近づけると、この区画がまとめて向きを合わせます。だから釘は、強く引き寄せられるのです。

血の鉄は、ヘモグロビンという大きなたんぱく質の中にあります。ヘモグロビン1個に、鉄の原子はたった4個です。しかもその4個は、たがいに遠く離れています。隣の鉄と向きをそろえ合うことができないので、「チーム」が作れません。図1の左と右を見比べてください。

体にある鉄は、大人でぜんぶ合わせて3〜4グラムほどとされます。そのうち3分の2ほどが血の中のヘモグロビンにあります。量でいえば、小さな釘1本ぶんくらいです。たとえこの量の鉄でも、釘の形に固まっていれば磁石にくっつきます。体の中で5リットルの血に溶けこみ、原子1個ずつに分かれていることが、決定的な違いなのです。

水は、磁石をわずかに押し返している

もう一つの理由は、血の大部分が水だということです。水は、磁石にくっつかないだけではありません。強い磁石を近づけると、ほんのわずかに押し返されます。これは水だけでなく、ほとんどの物に共通する性質です。原子の中の電子が、磁石の力に逆らう向きに動きを変えるために起こります。

では、血の鉄は少しも引き寄せられないのでしょうか。実は、酸素を手放したあとのヘモグロビン（静脈を流れる血に多い）は、磁石にわずかに引き寄せられます。酸素をつかんでいるあいだは、引き寄せられません。それでも、水の押し返しのほうがずっと大きいのです。そのため、動脈の血も静脈の血も、全体としては磁石からほんの少し逃げる側になります。

どれくらい弱いのかを、図2で動かして確かめてください。つまみで磁石の強さを変えると、血1リットルにかかる「重さ」と、磁石が「押し返す力」の大きさが比べられます。

冷蔵庫に使うような強い磁石でも、押し返す力は血の重さの約1%です。指先の血の玉がぴくりとも動かないのは、このためです。血を浮かせるには、その90倍ほど強い磁石の装置が必要になります。実際にそうした装置で、水を多く含む生きたカエルが宙に浮いた実験があります（水は磁石に反発するって本当？）。

まとめ

血には確かに鉄があります。でもその鉄は、ヘモグロビンの中に1個ずつ離れて閉じこめられています。原子どうしが手をつないで向きをそろえられないので、釘のように磁石につくことはありません。さらに血の大部分は水で、水は磁石をわずかに押し返します。そのため血は全体として、磁石からほんの少し逃げる側です。

磁石につくかどうかを決めるのは、
鉄があるかどうかより、鉄がどう並んでいるかです。

水が磁石に押し返される話をもっと知りたい人は、水は磁石に反発するって本当？も読んでみてください。磁石の中で原子の向きがどうそろっているかは、磁石を半分に割ったら、N極だけの磁石ができるの？で詳しく紹介しています。

※本記事は一般向けの科学解説です。掲載した数値は、しくみを理解するための目安・概算です。体内の鉄の量や血液の成分には個人差があります。MRI検査では、医療機関の指示に従ってください。