鉄の手すりをさわった手は、なぜ「鉄くさい」の？
― においを出しているのは鉄ではなく、あなたの皮ふです
鉄のにおいだと思っていたあのにおいは、鉄そのもののにおいではありません。鉄の原子は、鼻まで飛んでくることができないからです。においを作っているのは、手のひらの汗と、皮ふのあぶらのほうです。鉄は、そのきっかけを作っているだけです。
公園の鉄棒や、階段の古い手すりをしばらく握っていた。手をはなして、なんとなく手のひらを鼻に近づけてみる。
すると、あの独特のにおいがします。少し血のような、金属のような、なんとも言えないにおいです。
でも不思議です。鉄の棒そのものに鼻を近づけても、ほとんど何もにおいません。においは、鉄ではなく手のほうから立ちのぼっています。
理由は2つだけです
においを感じるには、その物質が空気に混ざって鼻の奥まで飛んでくる必要があります。鉄の原子どうしはがっちり手をつないでいて、常温ではほとんど空気中へ出ていきません。つまり鉄は、原理的ににおえない物質です。
手の汗にはうすい酸が含まれ、鉄の表面を少しだけとかします。とけて出てきた鉄のつぶが、皮ふのあぶらを切りきざみ、軽くてよく飛ぶにおい分子に変えます。それを鼻が拾っています。
順番に見ていきましょう。まず「においがする」とは、体の中で何が起きていることなのかからです。
においを感じるとは、分子が鼻の奥に着地すること
鼻の奥には、においを受け取る細胞がびっしり並んでいます。この細胞は、空気に運ばれてきた分子が受け取り口にはまったときだけ信号を出します。目や耳とちがって、嗅覚は「その物質のかけらが、実際に体に届く」ことで初めて働く感覚です。
ですから、においを持つには条件があります。まず、分子が小さくて軽いこと。そして、固体や液体から空気中へ飛び出しやすいことです。この飛び出しやすさを、揮発性といいます。
鉄は、この条件から遠く外れています。鉄がとける温度はおよそ1538℃、気体になる温度はおよそ2862℃とされています。手で握ったくらいの温度では、鉄の原子は空気へほとんど出ていきません。図1のいちばん下にある点線の矢印が、この「起こらない道すじ」です。
鼻が拾っているのは、あぶらのかけらです
では、手のひらで何が起きているのでしょうか。手の汗には、乳酸をはじめとするうすい酸が含まれています。この酸が鉄の表面をわずかにとかし、目に見えない量の鉄のつぶ、つまり鉄イオンが皮ふの上へ出てきます。
皮ふの表面には、いつも薄いあぶらの膜があります。このあぶらは空気にさらされて少しずつ酸化しています。そこへ鉄イオンが加わると、酸化したあぶらが不安定になり、短く切りきざまれます。こうして生まれるのが、1-オクテン-3-オンという分子です。
この分子は、キノコやしめった土を思わせるにおいを持ち、ごくわずかな量で感じ取れることが知られています。2006年に発表された研究では、人が「鉄のにおい」と呼んでいるものの正体が、こうした皮ふ由来の分子であることが示されました。血が鉄くさく感じられるのも、同じ理屈だと考えられています。血の中の鉄が、皮ふのあぶらに同じ変化を起こしているためです。
金やプラチナをさわっても、ほとんどにおいません。これらはとけ出しにくく、皮ふの上に鉄イオンのようなつぶを出さないからです。ステンレスも表面が守られているため、同じ鉄を含む金属でありながら、においはずっと弱くなります。逆に、古くてさびた鉄ほどよくにおうのは、表面がざらついてとけ出しやすいためだと考えられています。
においの材料は皮ふのあぶらですから、材料がなければにおいは生まれません。よく洗って乾かした手や、布ごしに持った鉄は、ほとんどにおいを出しません。これは、下で紹介する観察でそのまま確かめられます。
まとめ
鉄のにおいは、鉄が出しているのではありません。鉄が引き金となって、あなたの手の上で作られたにおいです。私たちは金属をかいでいるつもりで、実は自分自身のかけらをかいでいます。
鉄くさい、というにおいに鉄は入っていません。
かいでいるのは、鉄に出会った自分の皮ふです。
においを「量」ではなく「変化」として受け取る鼻のくせについては、キンモクセイの香りは、なぜ「ある朝とつぜん」気づくの？もあわせてどうぞ。同じ金属を別の感覚でとらえる話として、なぜ金属は木より冷たく感じるの？も読めます。
- 鉄のかぎや鉄棒を10秒ほど握り、手のひらのにおいをかぐ。あの独特のにおいがするはずです。
- 石けんでよく洗って完全に乾かし、同じ鉄を10秒握る。においは、はっきり弱くなります。汗と皮ふのあぶらを落としたからです。
- 金属の部分をティッシュごしにつまんで、そのティッシュをかぐ。ほとんどにおいません。これが「鉄そのもののにおい」です。
さびた鉄、ステンレスのスプーン、10円玉でもくらべてみてください。とけ出しやすい金属ほど、においが強くなります。
もっと知りたい人へ ― 用語・数式・教科書とのつながり中学理科から大学の専門科目まで、どのレベルの話かを明示しています
- 中学中学校の理科で習う範囲
- 高校高校の「化学基礎・化学」で習う範囲
- 高校＋高校の発展、または教科書のコラム扱いの内容
- 大学高校では習わない、大学の専門科目（生化学・感覚生理学）の内容
- 研究大学でも「定説」として教わらない、いま研究者が調べている最中の話
中学用語：この現象には名前があります
- 揮発性：液体や固体が、常温で気体になって空気中へ出ていきやすい性質。においを持つための必須条件です。
- 鉄イオン：鉄の原子が電子を手ばなし、水にとけた状態のつぶ。汗のうすい酸が鉄の表面から引き出します。
- 1-オクテン-3-オン：皮ふのあぶらが切れてできる分子のひとつ。キノコや土を思わせるにおいを持ちます。
中学高校式で確かめる：プール1杯の水に、何ミリグラムあれば気づくか
鼻の感度を実感するために、においの分子をプールの水にとかす場面を考えます。ここで計算するのは、気づくのに必要な量そのものです。
| 記号で書くと | M ＝ c × V |
| 言葉で書くと | 必要な量 ＝ 気づける濃度 × 水の量 |
| どこから来る式か | 濃度の定義（c ＝ M ÷ V、量を体積で割ったもの）を、量 M について解き直した式です |
| M | とかす物質の量。単位はマイクログラム |
| c | においに気づける濃度。単位は1リットルあたりのマイクログラム |
| V | 水の量。単位はリットル |
| プールの大きさ | たて25メートル、よこ15メートル、深さ1.2メートル |
| 気づける濃度 c | 1リットルあたり およそ0.03マイクログラムとされています |
| 米つぶ1粒の重さ | およそ20ミリグラム |
| 水面の面積 | 25 × 15 ＝ 375 |
| 水の体積（立方メートル） | 375 × 1.2 ＝ 450 |
| 水の量 V（リットル） | 450 × 1000 ＝ 450000 |
| 必要な量 M（マイクログラム） | 0.03 × 450000 ＝ 13500 |
| ミリグラムに直す | 13500 ÷ 1000 ＝ 13.5 |
プール1杯の水に13.5ミリグラム、つまり米つぶ1粒より軽い量でも、鼻は気づけることになります。手のひらの上でできる量は、これよりはるかに少ないはずです。それでもにおうのは、鼻の受け取り口がそれだけ鋭いからです。
高校高校＋なぜ鉄は飛ばず、あぶらのかけらは飛ぶのか
高校鉄の原子は、自由に動く電子を共有してたがいを強く結びつけています。これを金属結合といいます。1個の原子を空気中へ引きはがすのに大きなエネルギーが必要なため、鉄の沸点はおよそ2862℃という高さになります。一方、あぶらが切れてできる分子は炭素8個ほどの小さな分子で、分子どうしは弱い力でしか引き合っていません。だから常温でもどんどん空気へ出ていきます。
高校＋汗が鉄をとかす段階は、酸化還元反応です。鉄が電子を失って鉄イオンになり、そのぶんの電子を別の物質が受け取ります。生じた鉄イオンが皮ふの上で起こす反応は、フェントン反応という名前で知られています。過酸化物と鉄イオンが出会うと、反応性の高い断片が生まれる反応です。
大学脂質過酸化反応という枠組み
皮ふのあぶらが切れてにおい分子になる過程は、生化学で脂質過酸化反応と呼ばれます。不飽和脂肪酸が酸素と反応して過酸化物になり、そこへ鉄イオンが働くと連鎖的に分解が進み、短い炭素鎖のカルボニル化合物が生じます。1-オクテン-3-オンは、その代表的な生成物のひとつです。受け取る側の嗅覚受容体は、細胞膜を7回つらぬくタンパク質で、2004年のノーベル生理学・医学賞の対象になりました。
📖 式の導出や、さらに先の内容：脂質過酸化反応（ウィキペディア） ／ フェントン反応（ウィキペディア）
研究まだはっきりとはわかっていないこと
- 何種類の分子が効いているのか。 1-オクテン-3-オンだけでなく、複数の分子が混ざって「あの感じ」を作っていると考えられていますが、配合の全体像は決まっていません。
- 人による差。 同じ鉄をさわっても、においを強く感じる人とほとんど感じない人がいます。皮ふのあぶらの組成の差か、受け取り口の遺伝的な差か、区別はついていません。
- においで金属を見分けられるか。 金属ごとにとけ出しやすさが違うため、においの質も変わるはずですが、どこまで見分けられるのかは調べ尽くされていません。
つまりこの記事の内容も、「いまわかっている範囲での説明」です。身近な現象ほど、細部は意外と残されています。
教科書とのつながり（レベル別）
| レベル | 科目・単元 | この記事のどこ |
|---|---|---|
| 中学 | 理科・状態変化と物質の性質 | においには揮発性が必要だという話 |
| 高校 | 化学基礎・金属結合／酸化還元 | 鉄が飛ばない理由と、汗が鉄をとかす段階 |
| 高校＋ | 化学・反応速度と触媒のコラム | フェントン反応 |
| 大学 | 生化学・脂質の酸化／感覚生理学 | 脂質過酸化反応と嗅覚受容体 |
| 研究 | におい分析・官能評価 | においを作る分子の配合と個人差 |
| ― | 生活とのつながり | 手を洗えばにおいが消える理由 |
- Glindemann ら（2006）鉄にさわった時と酸で洗った時の二つのにおいに関する論文
- ノーベル財団：2004年ノーベル生理学・医学賞（においの受容体と嗅覚系の組織化）
- 日本味と匂学会誌に掲載された、嗅覚受容の分子機構に関する総説
- 高等学校「化学基礎」教科書の、金属結合および酸化還元反応の単元
※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。さびた金属や刃物にふれるときは、けがに注意してください。