エリアD 10月1日(土)、エリアＤを対象とした観察実験講座「物質の状態変化と酸化・還元」が行われました。講師は皇學館大学の勢力稔先生でした。
今回の講座ではドライアイスを用いて物質が状態変化を行う様子や酸化と還元について学びました。
初めにドライアイスでランタンを作って見せてくれました。3kgのドライアイスの中心を削って溝を作り、ここにマグネシウム粉末とマグネシウムリボンを入れて火をつけるとマグネシウムリボンが燃焼し、マグネシウム粉末に火がついたころにドライアイスで蓋をするとしばらく燃焼を続け、静かに消えていきました。火が消えるまでの間「燃えるために必要な酸素に触れていない状態なのに、なぜ燃え続けているのだろう」という課題について考えました。
その後、燃えた後の灰を割って、灰の表面はグレー色に対して中は黒色であること、最初に開けた穴が大きくなっていることを確認しました。なぜ酸素がなくても燃え続けたのかについて解説がありました。
ドライアイスは二酸化炭素からできていて、燃え続ける理由はドライアイス(CO2)の中に含まれる炭素(C)が燃えているからです。また、酸化とは酸素と化合すること、還元とは酸素を奪われることということも学びました。
次に、10円玉をドライアイスに刺したり、スプーンをドライアイスの上に置くと振動する様子を観察しました。これはドライアイスの昇華の実験です。昇華
-79℃であるドライアイスの上に物をのせたり刺したりすると、昇華が一気に起きます。10円玉が振動するのは、ドライアイスが一気に気体になることで10円玉を押します。反対側のドライアイスも気体になるためまた押し返します。これが繰り返されることで10円玉が振動します。スプーンも接地面が押されて、別の部分がドライアイスに付いてまた接地面となり押されます。これが繰り返されて振動します。
次に中身が二酸化炭素のシャボン玉を作りました。シャボン玉の中身を二酸化炭素だけにすると空気中を漂わず、下に落ちます。これは空気の比重が約1.3g/cm3なのに対し、ドライアイスは約1.6g/cm3と重いためです。また、ドライアイスによってシャボン玉の膜の粘度が増すことから表面張力が大きくなるため、割れにくくなります。机にバウンドしているシャボン玉を見た受講生はとても「すごい！」「見てみて！」と楽しそうでした。落ちていくシャボン玉を何とか浮かせようと高い位置から落とす班もいました。
最後に液体の二酸化炭素を見る実験をしました。圧縮発火機を用いて、中心の筒にドライアイスを入れ、棒で押して圧力をかけると、液体の二酸化炭素を観察できました。あまり見たことがない液体の二酸化炭素に受講生は熱心に観察していました。
今回の講座では、ドライアイスを用いて状態変化や酸化・還元について学びました。ドライアイスという身近なものですが、学校の実験では扱うことはないので、受講生は楽しく活動することができたと思います。
