　ひとつ前のメール（０１Ａ－２４０）に戻る。０１Ａ－２４１差出人：林　正幸送信日：０２年６月２３日件　名：炭酸ナトリウムと塩酸の滴定曲線こんにちは、林です。　昨日は科教協東海ブロックとして実験お楽しみ広場を開催し、例年通り多数の参加者がありました。そして私は　　　　「実験から始める教材構成」というレポートをしました。これについてはアルケ通信の資料として送るつもりです。　お酒の話は詳しい人が多いのですね。私も知りたいことがあります。ワインを蒸留すると温度計に付く滴が白濁します。これは高校生からも質問され、そしてそのときワインの成分を調べようとしたのですが、分かりませんでした。エタノールがあると溶解し、水そのものには溶けにくい物質であると思いますが、だれか情報はありませんか。　先日企業の分析に従事している人から「炭酸ナトリウムと塩酸の滴定曲線はどう計算するか」という質問があり、以下のような返事をしました。結構苦労したので、皆さんにも見てもらいたいと考えて引用しておきます。　ではまた。＜引用＞質　問はじめまして。一般の企業で化学分析に従事している＊＊と申します。　先日、０.０１Ｍ炭酸ナトリウム１０ｍｌを０.０１Ｍの塩酸で滴定を行ったときの滴定曲線をエクセルで書きたいと思いました。色々とネットで探してみますと滴定曲線をすんなりと書いてくれるソフトが沢山ありました。が、その中身が分からないのです。そのソフトを使えば書けるのですがやはり内部計算がどのようになっているのかと思い自分で計算してみたのですが、どうも上手く行きません。　質量平衡と電荷平衡，炭酸ナトリウム（正しくはＨ2ＣＯ3 とＨＣＯ3^- と言うのでしょうか？）が持っている２つの酸解離乗数，それから水の解離乗数を用いればよいのでしょうが、どうも上手く行きません　炭酸ナトリウムを塩酸で滴定したときの滴定曲線を描くにはどのような式を用い、どのように計算したら良いか、詳しく教えて頂けないでしょうか？説　明　０.０１Ｍ炭酸ナトリウム１０ｍｌを０.０１Ｍ塩酸で滴定するとき反応式は次のように表されます。　　　　ＣＯ3^2- ＋Ｈ^+ ―→ ＨＣＯ3^-　　　　（１）　　　　ＨＣＯ3^- ＋Ｈ^+ ―→ Ｈ2ＣＯ3　　　　（２）第１中和点に至る途中までは反応式（１）のみで、第１から第２中和点に至る途中からは反応式（２）のみで考えてよいのですが、肝心のその間は両方の反応が進行しています。知りたいのは加えた０.０１Ｍ塩酸の量ｘ［ｍｌ］と水素イオン濃度ｙ［Ｍ］の関係です。ｐＨは－ｌｏｇ（ｙ）です。　質量作用の法則を使うためにその時点での　　　　ＨＣＯ3^- の物質量をａ［ｍｏｌ］　　　　Ｈ2ＣＯ3 の物質量をｂ［ｍｏｌ］とします。その時点でのＨ^+ の物質量は、溶液の体積が（１０＋ｘ）ｍｌですから　　　　０.００１（１０＋ｘ）y［ｍｏｌ］です。化学量論から、その時点のＣＯ3^2- の物質量は　　　　（０.０００１－ａ－ｂ）［ｍｏｌ］です。炭酸の第１、第２電離定数をＫ1、Ｋ2 とすると　　Ｋ1 ＝［Ｈ^+］［ＨＣＯ3^-］／［Ｈ2ＣＯ3］　　　　＝ｙ｛ａ／０.００１（１０＋ｘ）｝／｛ｂ／０.００１（１０＋ｘ）｝　　　　＝ｙａ／ｂ　　　　（３）　　Ｋ2 ＝［Ｈ^+］［ＣＯ3^2-］／［ＨＣＯ3^-］　　　　＝ｙ｛（０.０００１－ａ－ｂ）／０.００１（１０＋ｘ）｝／｛ａ／０.００１（１０＋ｘ）｝　　　　＝ｙ（０.０００１－ａ－ｂ）／ａ　　　　（４）また塩酸によって加えた水素イオンは、Ｈ^+ として留まるか、ＨＣＯ3^- になっているか、Ｈ2ＣＯ3 になっているかですので、次の関係が成り立ちます。　　０.０１・０.００１ｘ＝０.００００１x ＝０.００１（１０＋ｘ）y ＋ａ＋２ｂ　　（５）なお厳密ではありませんが、計算が複雑になり過ぎるので、水の電離による水素イオンは無視します。　次に（３）～（５）式からａとｂを消去してｘとｙの関係式を求めます。（３）式より　　ｂ＝ｙａ／Ｋ1 これを（４）式に代入すると　　ａ＝０.０００１Ｋ1ｙ／（ｙ^2 ＋Ｋ1ｙ＋Ｋ1Ｋ2）したがって　　ｂ＝０.０００１ｙ^2／（ｙ^2 ＋Ｋ1ｙ＋Ｋ1Ｋ2）これらのａとｂをまだ使っていない（５）式に代入するのですが、ｙに関して３次、ｘに関して１次であることが分かりますので、ｘについて解くと次のようになります。　　ｘ＝｛０.２ｙ^2 ＋０.１Ｋ1ｙ＋１０ｙＺ｝／｛（０.０１－ｙ）Ｚ｝　　　　ただし　Ｚ＝ｙ^2 ＋Ｋ1ｙ＋Ｋ1Ｋ2 　そして実際の計算です。炭酸の電離定数は次のようです。　　　　Ｋ1＝４.５×１０^-7　　Ｋ2＝４.６×１０^-11　［Ｍ］したがって　　ｐＨ１１　つまり　ｙ＝１０^-11　では　　ｘ＝　１.７［ｍｌ］　　ｐＨ１０　つまり　ｙ＝１０^-10　では　　ｘ＝　６.８［ｍｌ］　　ｐＨ　９　つまり　ｙ＝１０^-9 　では　　ｘ＝　９.６［ｍｌ］　　ｐＨ　８　つまり　ｙ＝１０^-8 　では　　ｘ＝１０.２［ｍｌ］　　ｐＨ　７　つまり　ｙ＝１０^-7 　では　　ｘ＝１１.８［ｍｌ］　　ｐＨ　６　つまり　ｙ＝１０^-6 　では　　ｘ＝１６.９［ｍｌ］　　ｐＨ　５　つまり　ｙ＝１０^-5 　では　　ｘ＝１９.０［ｍｌ］　　ｐＨ　４　つまり　ｙ＝１０^-4 　では　　ｘ＝２０.０［ｍｌ］　最後に補足をします。式の変形と計算は自分でやってみるとよく理解できると思います。それから炭酸の第１電離定数は実際には次の数値の方を使いました。　　　　　Ｋ1 ＝［Ｈ^+］［ＨＣＯ3^-］／［全ＣＯ2］これは炭酸が分解するからです。そして第２中和点に近づくと生成する二酸化炭素が泡になって逃げていきます。したがってｐＨ４付近の計算値は現実からずれています。　いずれにしてもこの問題は難しいものです。私としては勉強になると考えて取り組んでみました。間違いをしているかもしれません。０１Ａ－２４２差出人：山本　喜一送信日：０２年６月２８日件　名：ＨＰについてこんにちは、山本です。　四ヶ浦さん、私のＨＰが参考になったようですね。生徒にも紹介してもらったそうでありがとうございます。ＨＰを作っておくと、昔の同僚や、昔の卒業生からメールが届くことがあります。何らかの役に立っていると思うと、うれしいものです。みなさんも作ってみてはいかがでしょうか。でも、わたしのＨＰはしばらく更新していませんので、夏休みにでもページを追加しようと思っています。　ところで、考えるところがあって（その考えは夏の大会でレポートします）、水素の燃焼を授業で取り入れています。水の電気分解もやるつもりですが、薄い水酸化ナトリウム水溶液に電気を流してもなかなか水素や酸素は集まりませんよね。杉原さんは火の玉ダッシュに使う爆鳴気を電解で作ったそうですが、かなり時間がかかったのではないでしょうか。それとも短時間である程度の水素と酸素を作る工夫をしたのでしょうか？もし良かったら教えて下さい。０１Ａ－２４３差出人：林　正幸送信日：０２年６月２８日件　名：酸・塩基の定義についてこんばんは、林です。　明日は教職員の支部スポーツ大会、会場校ですので今日はその準備をし、天気が怪しいので明日は７時４５分までに学校に出かけて判断します。それにしても参加者がめっきり減っています。ゆとりが無くなっているからでしょう。　澤田さん、アルケ通信の資料は７月２、３日までには届けます。今回もかなり大量ですよ。　杉原さんが、酸・塩基の定義について書いています。私も高校においてはアレニウスの定義が基本になるべきと考えています。それが教科書では章の始めにブレンステッドの定義が出てきます。しかもそれによってより深い理解を得る項目があるわけではありません。似たことは酸化・還元でもあります。どうしてこの章が酸化数の定義から始まるのでしょうか。しかもその意味も意義も不明のままです。まるでクイズのように酸化還元反応を見付けています。そしてその後で電池や電気分解が出てきます。私は酸化数そのものにあまり価値があると思いませんが、せめて酸素原子のやり取りや電子のやり取りの上に、これらを統合する概念として導入してほしいと考えています。ちなみに酸化・還元では用語の使い方があいまいで生徒を混乱させていることは以前に書きました。　ではまた。０１Ａ－２４４差出人：藤田　勲送信日：０２年６月２９日件　名：水の電気分解の際の電極について藤田です。　山本さんが水素燃焼の実験を授業でどう扱うのか、大変興味あるところです。燃料電池との関連なのでしょうか。　私はヘリウムとの関連で、つまり電子配置に関連させてヘリウムとの比較で水素を扱います。共に空気より軽いので風船ガスとして使われ、風船ゴム膜の透過性からその大きさもイメージしやすいですから、その点では良く似たガスですね。もちろん、透過性は大きさだけでは決まらないことは以前議論したところです。　電子配置の違いが化学反応性に現れる、ということを水素とヘリウムで理解させたいと思っているわけです。さらに、ヘリウムの不活性で溶解性の悪さが窒素の代わりにダイバーの合成空気として使われていることへと話を持っていきます。ビックリボイスの演示実験もやります。一方の水素は私は授業ではまだ扱っていませんが、燃料源（燃料電池）としての扱いが考えられるかもしれません。　ところで、次の部分について私の考えを述べておきたいと思います。＜引用＞「水の電気分解もやるつもりですが、薄い水酸化ナトリウム水溶液に電気を流してもなかなか水素や酸素は集まりませんよね。」＜以上＞これは電極の問題ではないかと思いますが、いかがでしょうか。的外れだったら失礼。山本さんは電極に何を使いましたか。炭素電極では＋極では酸素発生も起こりますが炭素電極自身の酸化反応も起こり、思うように酸素が発生しません。酸素以外に過酸化水素も発生して炭素がＣＯやＣＯ2に変わって炭素電極が腐食するわけです。希アルカリ（５％）の場合にはニッケル電極が割りに良い結果が出ます。ステンレスもよいようです。白金が最もよいのは言うまでもありませんが、生徒分揃えるのはとてもできませんね。　詳しくは鈴木智恵子氏の書かれた論文「水の電気分解における電極と電解質の関係についての再検討」（『化学と教育』1993年6月号）や高須芳雄ほかによる『電極触媒科学の新展開』（北大出版会、2001年）中にある「水電解における酸素発生反応と電極反応」の章を参考にしてください。０１Ａ－２４５差出人：山本　喜一送信日：０２年６月２９日件　名：ＲＥ：水の電気分解の際の電極についてこんにちは、山本です。　電極は私も炭素ではだめだろうと思って、ステンレスを使っています。最初は化学準備室にあった鉄線（ステンレスではないと思います）を電極にしたのですが、電気分解すると、すぐ茶色のサビのようなものが電極から出てきて使い物になりませんでした。おそらく、それは発生期の酸素の酸化力によって、鉄がサビたのだろうと思っていたのですが、過酸化水素などもできるわけですね。　電極といえば、アルミの電気製錬の時に炭素電極を使うのは、発生する酸素で炭素電極が二酸化炭素になる（つまり炭素が燃える）ときに発生する熱が、アルミナを溶かす手助けになるためだそうです。それだけ省エネになっているわけですね。　では、また。０１Ａ－２４６差出人：藤田　勲送信日：６月２９日件　名：ＲＥ：水の電気分解の際の電極について藤田です。　ステンレス電極についてもう少し詳しく調べてみました。高濃度アルカリ中や高温電解液中ではステンレスよりニッケルのほうが安定なようです。しかもステンレスは電気抵抗が大きいようです。つまり、電気分解が進んでいくと水は減ってアルカリが高濃度になり、さらに水溶液の抵抗と電極自身の抵抗で電解液は高温になっていくと思われます。したがって、長時間電解を続けているとやはりステンレスは－極ではアルカリが強くなりますから特に腐食を受けて効率が悪くなってくるかもしれません。ただし、ニッケルでは水素過電圧が鉄と同程度なので、電極の表面積を大きくする工夫が必要になるとのことです。もっとも表面積を大きくする工夫は気体を大量に集める場合にはどの場合にも必要なことですね。　私自身は中台さんがやっていたフィルムケース中でアルカリをニッケル電極でゼネコンで電解する方法をやったことがあります。これで発生する混合気体をシャボン玉として集めるわけです。割りに混合気体は集まったように記憶しています。一度電極をニッケル線（コイル状に巻いた）に変えてみてはいかがでしょうか。０１Ａ－２４７差出人：杉山　剛英送信日：０２年６月３０日件　名：天体ビデオ札幌の杉山剛英です。　水の電気分解は硫酸ナトリウム水溶液と炭素棒でやってます。少なくとも薬品の劇毒性は気にしなくてもよいと思います。　「実写版・天体の運動」が完成しました。送料とも１５００円で３０分。おまけに今年作った「小さな生物の行動」もつけます。　　　　http://www4.justnet.ne.jp/~barkhorn ０１Ａ－２４８差出人：澤田　史郎送信日：０２年７月１日件　名：プレ通信Ｎｏ４澤田です。　今日プレ通信ＮＯ．４（はがき）発送しました。　　　　資料締め切り　７／１２　　　　本通信発送　　７／２５でお願いします。　科教協大会ナイターの件、合宿の件の連絡も書いています。参加連絡をよろしくお願いします。０１Ａ－２４９差出人：野中　直彦送信日：０２年７月３日件　名：合宿の件ごめんなさい。　野中は今年も参加できません。教科情報の免許取得（こんなのをとらなくてもいい？）を取るために、毎日研修にでかけます。　アルケプレ通信届きました。何とか資料を用意します。０１Ａ－２５０差出人：野中　直彦送信日：０２年７月３日件　名：ＤＮＡ鑑定の研修　1日で、ＤＮＡ鑑定をする研修にでかけてきました。いろいろ勉強になりました。クイズ①　どうして、Ａ-Ｔ　Ｇ-Ｃはペアになるのか構造的に説明しなさい。（ヒント、それぞれの結合の水素結合の数を答えなさい）クイズ②　エキソンとイントロンはどうちがうのか（言葉をしっているかの問題。同様な問題で。スプライシングとは）クイズ③　どうして、ＤＮＡ鎖の方向はデイキシリボースでは５‘→３’の方向へいくのか（私にはよくわからない）クイズ④　ＤＮＡ鎖は94℃にすると1本づつになる。この後、増幅させるために高温で使用可能な酵素がつかわれるが、この酵素はどこでみつかったかクイズ⑤　ＤＮＡ鎖を合成するＰＣＲ法、米国のキャリー・マリスが発明し、1993年にノーベル化学賞を受賞しているが、何が画期的な方法であったかクイズ⑥　ＤＮＡ鑑定では、電気泳動でひっぱるが、ＤＮＡはどちらに帯電しているか。それはどうしてか、構造的に説明しなさい。クイズ⑦　ＤＮＡ鑑定で、電気泳動で差がでるのは、長いか短いである。でもどうして、長い、短いの差がでてくるのか。などです。詳しくは、アルケ通信で読んでみてください。０１Ａ－２５１０１Ａ－２５２差出人：藤田　勲送信日：０２年７月６日件　名：「絵の具の甘い味のなぞ」について　『たのしい授業』（仮説社）という雑誌がありますね。板倉氏のまとまったものが時々載ることがありますが、多くは読者の投稿で成り立っているような雑誌です。この投稿に勢いがあって、私にとっては読むのが楽しみな雑誌の一つです。　ところで、この雑誌の5月号のなかの松本キミ子氏の一文「絵の具の甘い味のなぞ」で『縄文生活図鑑』（関根秀樹、創和出版、１９９８）からの引用として次のような箇所がありました。＜引用＞ 60歳以上の人に聞くと、水彩絵具をなめると甘かったなんて不思議な話が出てくる。これは保湿剤として蜂蜜や水飴、グリセリンなどが使われていたためだ。＜以上＞これって本当でしょうか。蜂蜜や水飴、グリセリンなどが水彩絵具の乾燥調整剤（保湿剤）として使われているのは今も昔も同じでしょう。グリセリンが使われる前までの水彩絵具は固形で、利用者は使用時にいちいち削るか磨りおろして使っていたそうです。ですからグリセリンなどの保湿剤が甘さの主原因なら今の絵具も甘いはずですが、そういう話は聞きません。　では何が昔の絵具を甘くさせていたのでしょうか。これは多分私は鉛だと思いますが、皆さんはどう思いますか。　古代ローマではブドウジュースを煮詰めたり、煮詰めたシロップにオリーブやプラムを入れて貯蔵するのに鉛鍋を用いたり、ワインを鉛の内張りの青銅器で温めて飲んだりしたようです。こうした中で、昔の人は酸味を生じてうまくなくなった酒に鉛を入れると酸味がなくなり甘くなることを経験的に知ったのでしょう。鉛は酢酸などの有機酸と反応して酢酸鉛などの化合物を生じると思われます。酢酸鉛は鉛糖と呼ばれるように甘味を持った化合物として知られていますね。　一方、かつての絵具には鉛の化合物が鉛白、鉛丹、黄鉛、モリブデン赤などのように白から黄色そして赤にいたるまでたくさん使われていたのは、皆さんもご存知の通りですね。そしてこれらはその毒性ゆえに今では絵具にほとんど使われていません。戦時中の子供はいよいよ食べるのもがなくなった時に、絵具までもなめて飢えをしのいだという話を聞いたことがあります。昔の絵具は鉛化合物が多かったので甘かったのですね。私自身は絵具をなめて味見をしていませんので、鉛化合物がどんな甘さなのかは分かりません。　絵描きの間では、「どぎつい色の絵具は毒だからなめるな」ということが言われてきたそうです。これらの絵具には鉛や水銀などの重金属元素が含まれている可能性が高いわけですから確かに一理あるわけです。　以上は『顔料及び絵具』（桑原利秀、共立出版、１９５３）、『絵具の科学』（ホルベイン工業、中央公論美術出版、１９９０）、『汚染物質』（長崎誠三、新日本新書、１９７４）、『中毒百科』（内藤裕史、南江堂、１９９１）を参考にしました。　なお、別件で野中さんの「アンモニアの発生で、その化学反応式で　　　　ＮａＯＨ+ＮＨ４Ｃｌ→ＮＨ３＋Ｈ２Ｏ＋ＮａＣｌがありました。これはまちがいでなく○にしたのですが、理論的には可能？だとおもうのですが、実際にこれで反応するんでしょうか。」についてですが、確かにアンモニアは発生します。ただし、融解した苛性ソーダが試験管を傾けて気体発生させると口のほうに流れ出してきてしまいますので、試験管を立てて加熱する必要があります。でも、こうすると今度は発生する水が加熱部分と分離できませんので、水のシズクになって加熱部分に落ちてきて試験管が破損する危険性があります。ですからあまりお勧めではありません。ただなにぶん今から10年ぐらい前にやったことを思い出して書いていますので不確かです。一応、参考まで。０１Ａ－２５３０１Ａ－２５４差出人：澤田　史郎送信日：０２年７月１０日件　名：科教協大会澤田です。　山口大会の徳永さんからメールが来ました。ナイターの連絡です。転送します。　講義室ということで演示実験くらいはできるのでしょう。机移動ができる部屋が必要でしょうか？　ナイターの内容については昨年の分を参考にこちらで送っておきます。ただ、いまのところナイター参加表明は、岡田さん、山本さん、だけです。今回は不参加が少し多いのでしょうかね。みなさんよろしくお願いします。　通信の資料も林さんの分が届いているだけです。学期末で忙しいと思いますがこちらもよろしく。＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝科教協山口　の德永順一です。＊下記のようにナイターの日程ができました。３日のナイターⅡの方は、特別分科会が同時に行われますので、講座数が少なくなっています。都合の悪い方、訂正のある方はお知らせください。＊ナイターの場所は、２階のいわゆる大学の講義室（固定してある長机、長椅子）を予定しています。（１階でもいいですが、まだ冷房設備がついていません）実験工作にはあまり向いていませんが、すみません。どうしてもと言われる方は、場所が離れていますが、大学会館に、移動式の机いすのある会議室が２つ程度ありますので、お知らせください。また調整したいと思います。車は、キャンパスに置けます。＊ナイターの内容（１００字程度）につきましては添付しておりますが、まだの方は１３日の土曜日に要項の編集会議をいたしますので、それまでにお願いします。＊学期末の忙しい時にいろいろ申しましたが、よろしくお願いします。《ナイターⅠ》８月２日（金）１７：００～１９：００ 1 科学を一緒に楽しみましょう　岐阜物理サークルのらねこ学会小川順二 2 「オカリナちゃん」の作り方と演奏宮崎理科サークル長井正三郎 3 ・工房ながおか長岡正夫 4 群馬理科サークルの実験アラカルト群馬理科サークル黒田健次 5 シンプルイズベスト　　「楽しい実験アラカルト」　　　寝屋川理科サークル谷賢一 6 理科の部屋理科の部屋宮内主斗 7 岩石薄片と偏光ルーペをつくろう！　さいゑんす横町左近淑人 8 親子で楽しんだ理科クイズ・山口誠 9 小学校理科教育はこうありたい生活科・理科の構想自然科学研究所江川多喜雄《ナイターⅡ》８月３日（土）１７：３０～１９：３０ 1 小４の星の学習を理科として実践する・山田幹夫 2 科学の実験・教材の紹介アルケミストの会澤田史郎 3 科学を一緒に楽しみましょう　　　（工作教室）のらねこ学会小川順二 4 山口の貝・実習・杉村智之 5 ・ストーンクラブ・ 6 やさしくて本質的な理科実験科教協宮城支部黒川理科研究会庄子裕＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝　　　　徳永順一 tokunaga@mx5.tiki.ne.jp 　＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝０１Ａ－２５５差出人：林　正幸送信日：０２年７月１０日件　名：新しい理科教育運動の胎動こんばんは、林です。　期末試験の成績処理も一段落したところです。そして竹野さんの情熱と意気込みには刺激を受けますね。　さて愛知の理科教育運動では新しい重要な胎動が始まりました。ことの発端は名古屋市科学館が高校生向けのより進んだクラブのようなものをつくりたいと呼びかけたことでした。科学館はすでに小中学生の会員を募って、年５回の実験ものづくり講座を開いているのです。　それを受けた私たち定年が近い（そうでない教師も）、そして閉塞ぎみの高校の理科教育に飽き足らない教師が、もっと自由で創造的な教育の場がつくり出せるのではと夢を膨らませたのです。そして他方で特殊法人化が目前の名古屋大学の先生たちの、研究者の人材を確保する教育の場を生み出したいという思いともドッキングしたのです。　そして先週の金曜日（７月５日）に第１回の飲んで思いを語る会が開かれました。科学研究のおもしろさを実感できる教育、文化としての科学教育・・・、担当する講師によってさまざまな形態があってよいわけです。このような企画は高校の理科教育にも刺激を与えるはずです。来年度からスタートを切りたい。次回はプランをたたき台にして議論しよう。という声も出ました。話は盛り上がって家に帰ったら１２時を過ぎていました。　私にとっては半年先の進路の一部が見えてきて、まことにありがたい話です。そしてこの動きはかなりすごいことであると思いませんか。ちなみに私が半年先にもうひとつ考えていることは、しっかり勉強し直すことです。　ではまた。　ひとつ先のメール（０１Ａ－２５６）に進む。アルケミストの会のホームページにもどる。林正幸と主万子の始めのホームページ（to our initial Home Page）にもどる。