化学分野

蒸発乾固は最後が肝心(小5理科)

 小学校5年生では、食塩水やホウ酸を使って、ものの溶け方を勉強します。その中で、食塩水を蒸発皿に入れて熱し、食塩を取り出す実験があります。

 その時は、必ず防護めがねをかけましょう。まず、熱せられた食塩水が飛ぶことがあるのです。それから、乾固した食塩を熱し続けているとこれも飛ぶことがあります。こちらの方が危ないです。これが起こらないようにするには、食塩の蒸発を見ていて、もう少しで食塩水がなくなるという時に、アルコールランプを消してしまって、余熱で最後の食塩水を蒸発させてしまうと比較的安全です。いつまでも熱していると、食塩が跳ね始めてしまいます。

 このようなちょっとした指示を実験の時にできるといいですね。

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試薬にはラベルを(小中理科)

 理科準備室に行くと、いつ作ったのか、また濃度もわからない、ひどいときには何の試薬かわからない液体が置きっぱなしになっていることがあります。何年か前から理科専科として勤めている学校ではそれでも何とかなるかもしれませんが、転任してきた1年目とか、何人かの先生で理科室を使っている場合は、困ってしまいます。

 このような何かわからない試薬は不便なだけでなく自己の原因にも成りかねませんね。ですから、試薬には必ず「ラベル」を張るようにしましょう。

 ラベルは原則として酸性の液体には赤いのラベル、アルカリ性の液体には青いラベルを使います。そして、次のようなことを油性マジックで書いておくようにしましょう。

 ・液体の名前
 ・その物質の化学式
 ・濃度
 ・調合した年月日
 ・調合した者の名前

 さらに、長期間保存しておく場合は、貼ったラベルの上にベンジンで溶かしたパラフィンを塗っておくと、いつまでもはがれず字も消えません。

 このようにして、迷うことの少ない理科準備室にしていきたいですね。

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温度を測るアルコール温度計以外のもの(小3~6理科)

 最近は、温度を昔ながらのアルコール温度計で測らない教科書も見られるようになりました。そこで、アルコール温度計以外で温度を測ることのできるものを紹介してみましょう。

 まずは「デジタル温度計」です。数字でオエンドが表示されるので読み取りが容易なので、小学校3年生でも容易に使えることができます。また、アルコール温度計に比べると誤差が少ないのも特長です。ただ、精密機械ですので、機械部分を水に濡らしたり熱したりしないようにしましょう。

 次は「示温テープ」です。これは、温度によって色が変わるテープで、熱の伝わり方を調べるのに適しています。対応する温度によって種類があって、40℃用、50℃用、60℃用、70℃用などがあります。そして、ガラス棒やアクリル板などに貼って、水の中に入れて使用します。一般的には、60℃用や70℃用がいいでしょう。

 それから、「液晶シート」です。これは、液晶の色が、温度の上昇に従って、赤、燈、黄、緑、青と変化します。そして、温度が下がると元に戻ります。これは、金属板にはりつけて熱の伝導を調べたlり、ビーカーに貼り付けて水の対流を調べるのにいいでしょう。

 最後に「サーもインク」です。これは、温度が上昇すると青色から桃色に変わるもので、やはり水の温まり方を調べるのに使うことができます。普段は冷暗所に保存しておいて、水250mLに対してサーもインク10mLを解かして使います。ほぼ無害ですが、皮膚の敏感な人の場合だとかぶれることもあるので気をつけましょう。廃液は紙に染みこませてからそれを乾かせば、燃えるゴミとして出すことができます。

 このように、今ではいろいろな方法で温度を調べることができます。どのような方法が最もふさわしいか、指導者が考えて選択するのもおもしろいですね。

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意外に使えるムラサキキャベツ指示液(小6・理科発展)

 以前、pHを調べる指示液は、その色の変化する幅が比較的狭いことを書きました。ところが、身近に、万能pH試験紙にも匹敵するような、色の変化する幅の広いものがあるのです。

 それは、ムラサキキャベツの色素です。色の変化の範囲がリトマス紙やBTB溶液などよりも広く、次のように色が変化します。

pH0~2   濃い赤
pH3~4   薄い赤
pH5~7   紫色
pH8~9   青
pH10~12 緑
pH13~14 黄色

 これだけ変化の幅が広いと便利ですね。この作り方は簡単です。ムラサキキャベツの葉を細かく刻んでビーカーに水とともに入れて、アルコールランプで熱し、最後に絞り出すか濾過して水に溶けた色素を取り出せばいいのです。

 時間があれば、このムラサキキャベツ指示薬を使った実験もやらせてみたいですね。

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洗剤は中性?(小6・理科発展)

 6年生で学習する水溶液の学習では、いろいろな水溶液を酸性、中性、アルカリ性に分ける学習も行います。ここで、いろいろな洗剤を持ち寄ってみるのもおもしろいかもしれません。

 「洗剤」とは、洗濯用、台所用、住宅家具用などの「主に表面活性剤の作用で汚れを落とすもの」のことです。そして、表面活性剤の種類や割合によって、「石けん」「複合石けん」「合成洗剤」に分類されます。さらに、「酸やアルカリの化学反応で汚れを落とすもの」は洗浄剤と呼ばれますが、一般的にはこれも洗剤扱いされている場合が多いです。なお、「身体の汚れを落とす石けん」(ボディソープやシャンプーなど)は、洗剤という言葉は使われていません。

 野菜や果物を洗える台所用洗剤は、食品衛生法でpH6.0~8.0(中性)と規定されています。ですから、「中性洗剤」と呼ばれたりもします。でも、最近は「台所用洗剤=中性洗剤」とも言えなくなっています。油などのしつこい汚れに対しては、弱アルカリ性の洗剤が有効です。一方、消臭効果は弱酸性が有効です。

 ですから、いろいろな銘柄の洗剤を持ち寄って、pHを調べてみるのもおもしろいかもしれませんね。

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アンモニア水の扱い方(小6理科)

 アンモニア水は、6年生での水溶液の学習で扱います。塩酸などよりも安全なので、そのにおいの他は軽視されがちですが、10%を超えるものは「劇物」扱いなので、正しく扱うことが必要です。

 市販の庵も2は水の濃度は28%(15規定)ですから、劇物です。ですから、皮膚や衣服につかないように気をつけましょう。万が一皮膚についた場合は、大量の水で洗い流しましょう。目に入った場合は、大量の水で洗った後に医師の診察を受けましょう。また、アンモニア水の容器を開けると強い刺激臭のある気体であるアンモニアが出ますが、これは有毒なので、十分に換気をしながら作業をするようにしましょう。

 このような液体ですから、現役を児童に扱わせるのではなく、実験前に指導者が3規定に薄めておくようにしましょう。これは、水400mlにアンモニア水100mlを加えて作ります。この時、激しい反応はおきませんが、安全のために、ガラス棒を使って少しずつ加えるようにしましょう。

 実験が終わったら、アルカリ性のの廃液を入れるポリタンクにためておきましょう。そして、たまったら希塩酸などで中性になるように中和してから、大量の水で薄めて破棄するようにしましょう。

 薬品は、どんな薬品も、きちんと扱い方を知って、正しく用いたいものですね。

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過酸化水素水の扱い方(小6・理科)

 今の小学校では、酸素を化学反応で作ることはほとんどなく、酸素のボンベから手軽に得ることができます。でも中には、発展的な内容として化学反応で酸素を作ることを紹介している教科書もあります。そこで、その時に使う過酸化水素水についてまとめてみましょう。

 過酸化水素水は無色透明の濃厚な液体です。そして、「劇物」扱いで、濃い過酸化水素水に触れると炎症をおこして水ぶくれになるので、注意が必要です。万が一皮膚についた場合は、大量の水でよく洗い流しましょう。目に入った場合は、大量の水で洗い、医師の診断を受けましょう。一般に市販されている過酸化水素水は3%と30%ですが、3%の方は「オキシドール」と呼ばれ、劇物ではなくて傷の消毒薬として使われています。

 保管は褐色のビンに入れて密閉し、冷暗所に置くようにします。そして、破棄する時は大量の水で薄めるようにします。

 通常の実験では、指導者の方であらかじめ5%に薄めておいた過酸化水素水を使いましょう。水250mlに過酸化水素水(30%)mlを加えると、その濃度になります。そして、教科書に載っているような実験器具を組み立てて、二酸化マンガンと反応させましょう。この時、二酸化マンガンは「過酸化水素水を酸素と水に分解する」触媒としての働きをするので、実験の前後でも量は変わりません。

 化学反応を見せる機会が小学校では少なくなっているので、時間があればやって見せたい実験ですね。

 

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ふたつのアルコール(小4・5・6理科)

 アルコールにはいろいろな種類がありますが、小学校で使うのは、「エタノール(エチルアルコール)」と「メタノール(メチルアルコール)」です。どちらも無色透明で、名前も似ていますが、他の性質はいろいろ違います。そこで、それらをまとめてみましょう。

 「エタノール」は、漢字で書くと「酒精」で、ただ「アルコール」と言ったら、こちらを刺す場合が多いです。名前の通り酒の主成分で、原料は糖蜜やデンプン質、エチレンです。無色透明で、可燃性と揮発性があります。用途としては、消毒液のほか、食酢や味噌、所有の材料としても使われます。また、保存料として食品に添加されることもあります。密閉した容器に入れ、遮光した場所で火気厳禁で保管します。小学校の理科としては、葉の葉緑素を溶かし出すのに使われます。

 一方の「メタノール」は「劇物」指定です。服用すると、失明から量によっては死亡に至るので十分に注意しましょう。こちらは、漢字では「木精」と書きます。原料は天然ガスやナフサ、LPGガスなどです。これも無色透明で、可燃性と揮発性があります。用途としては、燃料用酒精としてや、ホルマリンの原料などがあります。密閉した容器に入れ、遮光した場所で火気厳禁で保管するところは同じです。小学校の理科としては、アルコールランプの燃料用に使われます。

 ほかにも、イソプロピルアルコールなどがありますが、それぞれの性質をきちんと理解して、正しく使いたいものですね。

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寒剤のつくりかた(小4理科)

 小学校4年生では、水を中心に、物質の三態を学習します。その中で、水を冷やす実験を行います。
 この時、寒剤は氷に食塩水をかけたものを使いますが、どのくらいまで温度を下げられると思いますか? うまくやれば、なんと−20℃くらいまで冷やす事ができます。氷が75%、食塩が25%の時がそうです。それでは、この状態をどうやってつくればいいでしょうか。
 まず、氷を敷き詰めます。この時、できるだけすき間がないように棒などでつついて詰め込むのがポイントです。次に、飽和食塩水を氷の高さの半分まで入れましょう。これで、ほぼ上記の割合になるはずです。そして、氷が溶けてきたら、氷と食塩を補充します。もし水位が上がってきたら、サイホンの要領で、ゴム管で水を出します。もし、−30℃まで測れる温度計があれば、実際に測ってみてもいいですね。
 また、寒剤にはほかにも色々なものがあります。「氷41%と塩化カルシウム56%」で−55℃、「水49%+塩化亜鉛51%」で−62℃まで下がります。それから、ドライアイスだけでも−70℃になりますね。小学校の実験ではここまでするひつようはありませんが、ちょっとした小話として知っておいてもいいですね。

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炭酸水は酸性でない?(小6理科)

 小学校6年生の理科では、「水溶液の性質」の1つとして、水溶液を酸性、中性、アルカリ性に分けます。色々な水溶液を2色のリトマス紙につけることで分けていくのですが、炭酸水の場合、青いリトマス紙が赤くならず、中性という結果になってしまう事があります。
 もともと炭酸水はあまり強い酸性ではないことと、どんどん二酸化探査が逃げていってしまうために、このような結果になってしまう事があるのです。ですから、この実験をする時は、新しい(栓を抜いたばかりの)炭酸水を使いましょう。また、教科書の多くは、水溶液はガラス棒でリトマス紙につけるようになっていますが、炭酸水についてはピペットで多めにリトマス紙につけてもいいでしょう。
 こうすれば、炭酸水もれっきとした酸性である事を実験で確かめる事ができます。

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