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03A−061
差出人:鬼塚 公志
送信日:03年12月10日
件 名:RE: 缶詰ミカンについて
こんにちは,鬼塚です。
缶詰ミカンですが,今年も作ってみようと思っています。ミカンが表年と裏年があり,今年は表年で多くとれます。また,ととれすぎて安値になるので市場に出回りやすいことになります。
缶詰ミカンの作り方は3回目のアルケ通信に盛口先生が載せられていました。2%のクエン酸で処理し,重曹で中和するというものでした。これを少し改良して次のような方法でやろうと思っています。
(1) ミカンの外皮をむき,房ごとにバラバラにする。
(2) 60℃ぐらいに加熱した2%クエン酸200mlに、ミカンの房を入れ10分ほどかき混ぜる。
※ かき混ぜる速度は 0.5回転/秒ぐらい。早くかき混ぜるとバラバラになる。
※ 沸騰させない。白く泡立ったらこの作業は終了。
(3) 溶液は濾過して別の容器にとっておく。後で牛乳を混ぜてフルーチェを作る。
(4) ミカンに直接水道水をかけないようにして丁寧に水で2回程洗い、水をきる。
※ ザルにあけ,水を入れたボウルで上下するだけでいい。
(5) シロップ漬けにし,皿に盛って食べてみよう。
(6) 牛乳100mlにだし汁30mlを入れて変化を観察する。砂糖大さじ1を加え試飲してみよう。
(2)は40℃の30分でしたいのですが,時間が足りなくなるのでこうしました。
(6)のフルーチェもどきですが,酸とペクチンによる変性です。
クエン酸はそのままでも大丈夫ですので,水洗いだけにしました。また,重曹をいれて中和させても思ったほど発泡しません。クエン酸だけでも,白いのは少し残りますが,水洗いしたら皮はほとんどとれます。
03A−062
差出人:林 正幸
送信日:03年12月11日
件 名:弱酸の中和滴定について
こんばんは、林です。
缶詰みかんやフルーチェの話、参考になりました。
高校生からの質問に絡んで、弱酸の中和滴定について考えてみました。指示薬にはフェノールフタレインを使うのが普通ですが、この変色域はpH8〜9.8です。したがって弱酸の塩の水溶液のpHがこの範囲に入ることがひとつの条件になります。酢酸のような1価の弱酸で考えます。
A^- + H2O ←→ HA + OH^-
酸定数と水のイオン積を次のように表します。
[H^+][A^-]/[HA] = Ka (1)
[H^+][OH^-] = Kw
両者をかけ算すると
[H^+]^2×[A^-][OH^-]/[HA] = Ka×Kw
ところが加水分解では
[HA] = [OH^-]
ですから
[H^+]^2×[A^-] = Ka×Kw
[H^+] =(Ka×Kw/[A^-])^0.5
そして中和滴定したときの[A^-]はもとの[HA]に依存し、これは中和により2〜10倍くらいに希釈されます(予めサンプルをうすめる水や滴下される塩基水溶液によって)。この希釈倍率をr、そして弱酸の濃度をc[mol/l]とすると上の式は
[H^+] =(Ka×Kw×r/c)^0.5 (2)
となります。
食酢の滴定においては、酢酸のモル濃度は約0.7[mol/l]ですが、普通これを5倍に希釈し、0.1[mol/l]の水酸化ナトリウム水溶液で中和するので
r ≒ 10
酢酸の酸定数(25℃)は
Ka = 2.8×10^(-5)
したがって
[H^+] =(2.8×10^(-5)×10^(-14)×10/0.7)^0.5 =(4×10^(-18))^0.5
= 2×10^(-9)
となり
pH = 8.7
でOKです。
ここでc[mol/l]の弱酸をc[mol/l]の水酸化ナトリウムで中和滴定し、中和点のpHがぎりぎり9.8であるとすると、(2)式に代入して
10^(-19.6) = Ka×10^(-14)×2/c
したがって
Ka = 5c×10^(-6.6)
より酸定数が小さい弱酸の滴定はできないことになります。フェノールの酸定数(25℃)は
Ka = 1.5×10^(-10)
そのモル濃度を0.01[mol/l]としても、フェノールフタレインを使う滴定は無理です。
もうひとつの条件は、誤差を2%にすると、中和点まであと2%のところで水溶液のpHが8より小さいことです。同じくc[mol/l]の弱酸をc[mol/l]の水酸化ナトリウムで中和滴定するとすると、その時点では
[HA] = 0.01c
[A^-] = 0.5c
(1)式に代入すると
10^(-8)×0.5c/0.01c = Ka = 5×10^(-7)
より酸定数が大きい酸である必要があります。弱酸と水酸化ナトリウムの濃度をほぼ揃えれば、計算の過程から分かるように、この条件は弱酸の濃度に依りません。
ここでクエン酸に注目します。その酸定数(25℃)は
K1 = 7.41×10^(-4)
K2 = 1.74×10^(-5)
K3 = 3.98×10^(-7)
第3段の電離から、この中和滴定は微妙です。クエン酸が手元にないので、14日(日)のMOLの会でみんなで試してみたいと思っています。
これに対してよく標準溶液になるシュウ酸の酸定数(25℃)は
K1 = 5.37×10^(-2)
K2 = 5.37×10^(-5)
したがって2価の酸として滴定が可能です。
ではまた。
03A−063
差出人:林 正幸
送信日:03年12月15日
件 名:弱酸の中和滴定について(訂正)
こんにちは、林です。
前回のメールはフェノールフタレインの変色域について誤解がありました。この原因は高校時代にあります。部活でいくつかの塩の水溶液の液性を指示薬で調べていたところ、フェノールフタレインの発色が、炭酸水素ナトリウムの方が炭酸ナトリウムより強かったのです。そこで先生に尋ねると、「フェノールフタレインはアルカリ性が強くなると色が消える」と教えられました。以来この指示薬の変色域について強い思い込みが生まれたのです。
さてこのことを指摘されて間違いに気付いたのは、昨日のMOLの会でした。やはり勉強は集団でやるべきですね。そしてそこで実験もしましたので、訂正と追加を書いてみます。なおきちんとした訂正版は、次のアルケ通信で届けます。
弱酸がフェノールフタレインを指示薬として中和滴定できる条件のひとつは、弱酸の塩の水溶液のpHが8より大きいことです。これを(2)式に当てはめると
Ka = 5c×10^(-3) (3)
弱酸の濃度を0.1mol/lとすると
Ka = 5×10^(-4)
より酸定数が小さい弱酸である必要があります。もうひとつの条件は前と同じで
Ka = 5×10^(-7) (4)
より酸定数が大きい酸である必要があります。
そしてMOLの会での実験結果です。
まず0.005mol/lのシュウ酸標準溶液10mlを約0.1mol/l水酸化ナトリウムで中和すると、9.7mlでした。滴定には駒込ピペットを使いました。そこでクエン酸の0.033mol/l溶液を調製して、その10mlを滴定したところ、9.9mlの時点ではっきりとした変色が見られました。クエン酸は3価の塩基として中和滴定が可能でした。
当然のことですがシュウ酸は、第1段は強酸でこの時点で変色はなく、第2段がふたつの条件を満たしているので、2価の弱酸として滴定が可能です。
フェノールは、約0.1mol/lの溶液を調製してその10mlを滴定したところ、2,3mlあたりからうすい赤色になり、その状態が続きます。
o−クレゾールの酸定数(25℃)は
Ka = 5.13×10^(-11)
同様に実験すると、1ml未満ではっきりした赤色に変色してしまいました。
やはりフェノール類をフェノールフタレインを使って中和滴定することは無理でした。
ではまた。
03A−064
差出人:風間 清光
送信日:03年12月18日
件 名:発熱する繊維
アルケのみなさん、いつもお世話になります。奈良の風間 清光です。
以前に発熱する繊維が話題になったかもしれませんが・・・・。先日、コージツというスポーツ店に行きましたら、淡ピンク色の発熱する繊維の見本が置いてあり、いただいてきました。この事は、以前から知っていたのですが、見本が手に入ったことが嬉しかったです。ほんのり暖かくなることが体験できました。
http://osaka.yomiuri.co.jp/new_feature/wazaari/2003/030603.htm
http://www.coopnet.or.jp/2003promo/present/p-samo2/
http://www.jml-group.co.jp/healthia/page006.html
03A−065
差出人:竹野 徹美
送信日:03年12月20日
件 名:RE:発熱する繊維
いわゆる「発熱素材の繊維」について記述のある、下記URLをご覧ください。webマスターである安井至さんは、私は個人的な面識はございませんが、東京大学生産技術研究所教授で、著作を読むかぎり、冷静で学術的な議論ができる方です。…化学会機関紙の投稿論文審査をしていると、教授という人種がそうでないことも、ままあるので、安井さんは信頼できる「教授」だということですよ。
http://www.ne.jp/asahi/ecodb/yasui/NewInnerWare.htm
上記は、市民のための環境学ガイド書庫
http://www.ne.jp/asahi/ecodb/yasui/index.html
の中の1ページです。
安井さんのプロフィールはこちら。
http://www.sanshiro.ne.jp/activity/02/k01/professor/5_10.htm
03A−066
差出人:風間 清光
送信日:03年12月20日
件 名:RE:発熱する繊維
いつもお世話になります。奈良の 風間 清光です。
貴重な情報、ありがとうございます。今後、この方のHPを継続的にアクセスしてみたいと思います。
別件ですが、宅ふぁいる便(大阪ガス) 無料
http://www.filesend.to/
以前から、ときどき使っていますが、便利なサイトだと思います。一度、見てください。
03A−067
差出人:林 正幸
送信日:03年12月22日
件 名:中臺さんからの伝言
こんにちは、林です。
今回の風雪で自然が一変しました。予報に反して寒い日が続きます。
数日前に、携帯用にもう1台ノートパソコンを購入しました。compaq nx0000という機種で9万円を切っていたので、飛び付きました。OSはWINDOWS2000ですが、新古品です。目的は、データを蓄積せず気軽に、自作の外部装置に接続したり、ディスプレイに利用したりするためです。
中臺さんからの伝言です。安房科学塾には、「コンピュータ、プロジェクター、スクリーンを持っていきます」とのことです。彼のメールソフトが不調で、私が代わって送信します。
ではまた。
03A−068
差出人:鈴木 久
送信日:03年12月24日
件 名:アルケミスト参加の化学実験本
アルケミストのみなさん こんにちは 鈴木 久です。
話題1
私だけが知らなかったのかもしれませんが。先月、初めて書店で『楽しむ 化学実験』東京理科大学 サイエンス夢工房編(朝倉書店)を見つけました。9月20日刊とあります。3200円と高価だったので購入しませんでしたが、執筆者に、中台さん・藤田さん・山本さんが参加されています。アルケで紹介されましたっけ? せっかく出版されたのに、黙っているのは水臭いですよ。山本さんの電池のページ1つ見ても、きちんと初出の参考文献が書かれていてとても好感が持てます。
話題2
昨日、春日井の図書館でインターネット予約して借りてきました。本当に便利になったものです。
話題3
今日は、学校へ行ったついでに近くにある中部大学の図書館に初めて行き、本を借りてきました。コピーくらいできればと思っていたのに思わぬ収穫です。目的は、ファラデーの本を借りることでしたが、3冊も借りてきてしまいました。
Great Books 42 Lavoisier/Faraday
ELEMENTS OF CHEMISTRY ただし1部のみ
EXPERIMENTAL RESEARCHES IN ELECTRICITY
です。
高中順一 『注目すべき理科薬品』啓林館
新刊本のコーナーから
久保田浪之介『おもしろ話で理解する 熱力学入門』日刊工業新聞社
も借りてきました。この本は、すぐ読めそうです。そして名前から想像するよりずっと役に立つ本のように思えます。熱力学を始める前に準備として読んでおくとよいと前書きにありました。
03A−069
差出人:林 正幸
送信日:03年12月25日
件 名:五酸化二リンを使うヘスの法則の実験
おはよう、林です。
寒い中で庭掃除をしていて、ちょっと風邪気味です。師走であわただしいのですが、今日一日はおとなしくしているのが賢明ですね。
伊藤さん、先日話題になった五酸化二リンを使うヘスの法則の実験ですが、見返してみるとすでに一宮工業時代にやっていました。その実験は、前後の実験との絡みがあってすこし違うのですが、次のようにしてみてはどうでしょう。
1,五酸化二リン2.4gと水酸化ナトリウム4.0gをそれぞれ薬包紙でおひねりにする。水100mlを準備する。
2.断熱した容器を準備する(当時は三角フラスコを、くり抜いた発泡スチロールで包んでいました)。
3.水に五酸化二リンを加えてかき混ぜ、温度計で温度上昇を計測する。続いて水酸化ナトリウムを追加して温度上昇を計測する(リン酸が生成したことをユニバーサル試験紙で確認してもよい)。
4.今度は水酸化ナトリウム、続いて五酸化二リンの順に加えて計測する。
途中の温度上昇は異なるが、最後はほぼ同じになるはずですね。力がある生徒なら、水溶液を純水と近似して、それぞれの段階の反応熱あるいは溶解熱を計算もできます。さらにそれから水溶液の中和熱も計算できます。
当時の実践では、溶解熱、中和熱や燃焼熱も計測しており、もう一度光を当てなければと思いました。
ではまた。
03A−070
差出人:林 正幸
送信日:03年12月27日
件 名:五酸化二リンを使うヘスの法則の実験(その2)
おはよう、林です。
ヘスの法則の実験は新しい視点で利用したいと考えています。そもそも化学ではエネルギーをどう教えるべきか。「授業プリント」の中でも提起してきたことですが、物理に寄りかかって「仕事をする能力」と定義するのは、却って分かりにくいと思います。
エネルギーとは「物質が存在することに伴って必然的に持つもの」である。そして物質の種類によって、また同じ物質でもその存在状態によって、異なる形態や量のエネルギーを持つ。つまり物質はエネルギー無しには存在できないし、エネルギーの形態や量を変えること無しに、物質が種類や状態を変化させることはできない。さらに E=mc^2 からすれば、物質はエネルギーそのものである。またエネルギーの量は物質の量に正比例する。
そして物質は他の物質との相互作用でエネルギーをやり取りするが、その全体の量は保存される。物質がエネルギーのやり取りするには2つの方法があり、それは仕事と熱である。これは熱力学の第一法則 ΔU=ΔQ+W(された仕事)そのものである。粒子の運動が揃って作用するとき、それは仕事となる。これに対して乱雑なまま作用するとき、それは熱となる。化学的変化では後者であることが多い。
エネルギーにはさまざまな形態があるが、基本形は運動エネルギーと位置エネルギーである。物質は熱運動しているから運動エネルギー(と位置エネルギー)を持ち、化学結合や分子間力で引き合っているから位置エネルギーを持つ。このようにして物質が持つエネルギーは内部エネルギーと呼ばれ、そのうちの熱運動のエネルギーの部分が熱エネルギーである。熱が伝導するとは熱エネルギーが移動することである。
物質が存在状態を変えたり別の物質に変化すればその持つエネルギーが変化し、物質の出入りがない等温等圧系では、熱エネルギーをまわりに与えたり、まわりから奪ったりする。また物質の種類とその状態が確定すれば、それがいかなる経路を経たものであっても、その持つエネルギーの形態や量は確定している。言い換えるとエネルギーは状態量である。
ヘスの法則の実験をこの最後の部分を確認するために利用したいのです。つまり最初の天下り的定義から引き出される結論を検証して、生徒に納得させるためです。もうひとつの利用は、水の熱容量 4.18J/g・℃ から発熱量や吸熱量を計算して馴染ませることです。
ではまた。
03A−071
差出人:山本 喜一
送信日:04年1月2日
件 名:明けましておめでとうございます
明けましておめでとうございます。
今年もよろしくお願いします。年末の安房塾は日程の調整がつかず、今年も出席できませんでした。12月28日の夜、「今頃、みんなでわいわいやってんだろうなあ」と思いながら、家で寂しく芋焼酎を飲んでいました。
鈴木さんが見つけた実験集について、誰からもコメントがつきませんが、あれは東京理科大がバックになって、中臺さんが中心になってできたものです(中臺さん、そうですよね)。もうずいぶん前に原稿を出して、なかなか出版できなかったものなので、内容的に古いところがあって、いまさら「実験集を作りました」とおおっぴらに言えない気分です。でもまあ、それぞれの人がそれぞれに工夫して書いていますので、一読してもらえれば幸いです。
話は変わりますが、冬休みに入ってやっと実験できる余裕ができましたので、アルミニウムの電解精錬に挑戦しました。氷晶石と混ぜで、溶融するやつです。ぎらぎらとした金属光沢を持つ物質がとれたわけではありませんが、電解後、陰極付近のものをすりつぶして粉末にし、試験管に入れて6M塩酸を加えたら泡が出ました。6M水酸化ナトリウムでも泡が出ました。これで金属アルミニウムができた証拠になるでしょうか?
03A−072
差出人:岡田 晴彦
送信日:04年1月2日
件 名:第2回アルケ通信
アルケの皆様 あけましておめでとうございます。 本年もよろしくお願いいたします。
昨年12月25日にクリスマスカードのような第2回プレ通信を送りました。2月上旬に第2回アルケ通信を発送します。1月31日までに実践記録をお送りください。(郵送先は第2回プレ通信にあります)
私は、昨年の12月28日29日に安房科学塾に参加しました。 今回はアルケのメンバーの常連さんの多くが不参加でしたので、少し寂しい会でした。
それでも、新しい人が4名(2人は福岡から)参加されるなど、25名くらいの参加者があり、レポートそして議論も活発で、やはりすばらしい会でした。(レポートの質の高さ、議論の活発さ、これらの密度の濃さなどのどれをとっても、私は安房科学塾以上の研究会を知りません)
盛口先生もお元気で、来年度も幕張高校で教壇に立たれるそうです。奥様もお元気そうで、夕食交流会で今年も、「この忙しい時期に(安房科学塾に)参加できる皆さんは幸せです」とおっしゃられました。
野曽原さんは、教員在職があと6年あり、あと6年は安房科学塾を企画すると公約されました。そして、今年の12月28日29日の予約をされていました。 帰りの電車の中でも、京都の杉原さんから今回も様々なことを教えていただきました。
帰りの昼食は、館山で時間があったので、皆さんと駅前の回転寿司に入りましたが、さすがは館山、ネタが新鮮でとてもおいしかった。夕食の刺身もおいしかったし、安房科学塾に参加する楽しみがまたひとつ増えました。
参加されたアルケのメンバー(10名くらい)には、今回のレポートを、第2回アルケ通信に送っていただくように依頼しましたので、その一端をお知らせできると思いますので、お楽しみに。
03A−073
差出人:杉山 剛英
送信日:04年1月2日
件 名:実験本
杉山剛英です。
その実験本は早速注文しました。最近、パタッと実験本の刊行が止まってるような気がします。じつは、私の「どきどき化学〜」もVol2の出版を許可されているのですが、忙しいのと、自分でこれだ、という感じのインパクトがわかないのでストップしてるのです。そして、今、文部科学省の委託事業「教育情報共有化促進モデル事業」というのを主宰していて感じたことがあるのでちょっと書きます。
この事業は、全国25団体が委託されてITを利用した教育の普及をしてもらうための事業です(1団体500万円)。主に、ビデオ教材を利用するというパターンが多いです。といっても、実験のビデオ(どっちかというと先生向け)作りはいろんなところでやっていてめずらしくはないのですが、文科省もそういうのはマニアの先生しか作らない上に、作った当人が利用しないという実態に気づいたので今年から「共有化」の3文字をつけたものに転向しました。北海道では私が中心となって、やる気はあるがチャンスがない若手の先生40名(男子22、女子18)を集めて(北海道には高校理科教員が1400名います)、「実験ダイジェストビデオ」(事前に生徒に見せて、実験の高速化と高密度化を図る・実践例では速度2倍、理解3倍くらいになってます)をパソコンを使って撮影編集(自分のできるもの)する方法と実践を体験する。また、札幌に3回招集して、私の実験研修会を受けるというものです。メインは、私の実験研修会と人材発掘なのですが、最近採用される先生の能力とやる気は大変高い(バブル期採用は民間企業同様です)のですが、彼らを先生として教育できる先輩が少ないなぁと感じました。酸化還元の実験では、青いフラスコの実験を知っているものは1人もいなく、銅線とメタノールの実験も1/4くらいしかやった経験がありません。振動反応は生まれて始めてみた、という感じです。私にしてみると、こういう実験もなしで酸化還元の授業をやっても生徒は理解したつもりになってるだけだろう、という感じがします。本校では化学実験は25回以上やっていますが、模試の成績は1ランク上の高校とほぼ同じです。多くの先生は、授業のまとめで実験みたいな頭ができあがっているらしく、同時進行で時間を節約し(ついでに実験ダイジェストビデオも使い)、理解力を上げて授業進度を速めるということは考えていないようです。新生出版が廃業し、アルケミストの実験本をはじめ、「いきいき化学〜」他、多くのすばらしい実験本もなくなってしまいました。我々は、今まで出版された本を持っていますが、若い先生方は何も知りません。ここは、アルケミストとして立ち上がる必要があるのでは、と感じている次第です。なにせ、「実験による化学への招待」も知りませんでした。彼らの能力とやる気を考えると、このままにしておくのは日本の損失で、もう取り返せなくなるかもしれません。
なお、この事業の成果発表会を1月31日9:45より東京の科学技術館で行います。入場はだれでもできますので、時間がありましたらお立ち寄りください。北海道チームはトップバッターで10:25からです。発表者は、もっともやる気と実績のあった美人先生2名です。
03A−074
差出人:野中 直彦
送信日:04年1月4日
件 名:力の単位 パスカルについて
化学1では、ボイルシャルルの法則を扱わないため、hPa(ヘクトパスカル)という単位にまだ、直面していません
が、中学ではPa(パスカル)という単位がはじまっているようです。そういえば、モルのところで、みなさんは気体の
標準状態は、どう教えられましたか。
私の友人である高橋宏幸さん(**高校で、数学を教えている。今年の数学教育研究会の全国大会を岐阜県・高山に
ひっぱってきた人)が、力の単位について文章をかいたので、ぜひ、理科を教えているみなさんに読んでほしいとのこ
とでしたので、添付ファイルしました。彼は、マックでナイサスライターというソフトでかいたので、普通に添付ファ
イルにすることができなく、すこし大きなファイルになってしまいましたが、許してください。アクロバットリーダー
があれば読めると思います。
(添付ファイル 略)
03A−075
差出人:鈴木 久
送信日:04年1月4日
件 名:『楽しむ化学実験』について
杉原さん、中臺さん、山本さん 他アルケミストのみなさん 明けましておめでとうございます。鈴木 久です。
こういう場では、遠慮は禁物ですね。少なくとも、こういう意図を持って作ったがどうだろうという発信はされた方がいいと思います。判断するのは、あくまでも受け取るわれわれの方なのですから。
杉原さん、とてもうまくまとめてくださりありがとうございました。
中臺さん事情を書き込んでくださりありがとうございました。
山本さんいろいろなところでご活躍頼もしいです。
後、藤田さんも執筆されていましたね。理科教室のシャボン玉の記事よかったです。
せっかく図書館から借りてきたのに読めないまま返さざるえないようです。早く、判断して購入するかどうか決めたいと思います。
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