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98A−211
差出人:山本 喜一
送信日:99年2月2日
件 名:銅とアルカリの反応について
こんばんは、山本です。
林さん、水酸化銅(U)が両性を持つという情報、ありがとうございました。今日、「化学大辞典」で改めて調べてみましたら、次のようなことが分かりました。
(1)水酸化銅(U)・・・非常に濃いアルカリには、M2Cu(OH)4のような銅酸塩の青色溶液となって溶ける
(2)銅・・・・・酸化力のある酸、酸素存在下での酸化力のない酸、アンモニア水、シアン化アルカリ溶液に溶ける(強アルカリに溶けるとは書いてありません)
(3)酸化銅・・・酸化銅(T)も(U)も、水酸化アルカリに溶ける
以上3つから想像しますと、銅を強アルカリの水溶液に入れた場合、まず酸素が銅を酸化して酸化銅に変え、それがCu(OH)4^2-イオンになって溶けるのではないかと思います。
ただ、気になることは、試験管の中で沸騰させた水酸化ナトリウム水溶液に銅を入れ、ゴム栓をきちんとしておいたのに反応したこと。それから、(3)と同じ記述が理化学辞典の3版にはあるものの、5版にはないことです。まあ、細かすぎる記述を省いただけかも知れませんが。
では、また。
98A−212
差出人:藤田 勲
送信日:99年2月2日
件 名:銅がアルカリに溶ける、について
今晩は、藤田です。
銅がアルカリに溶けることについては、真鍮の分析をしたときに覚えがあります。五円玉を濃硝酸に溶かして作った銅イオンと亜鉛イオンを分離するときに、水酸化ナトリウム溶液を加えると溶液が[Cu(OH)4]^2−となって青く色づくことがあります。これを防ぐために一回加熱をして銅錯体を酸化銅にして沈殿させてから濾過するのです。これで亜鉛は[Zn(OH)4]2−と分離できるというわけです。
それから、油性の金色サインペンは真鍮ですから、クロマト用の濾紙にスポットを作って濃アンモニア水に浸せば、スポットの金色は消えて青い筋がうえに上がってくることから、銅も亜鉛もアンモニア水に溶けることが分かります。確か、これが2モル濃度程度の薄いNaOH溶液だと赤い銅だけがスポットとして残った
と思いました。
また、水性の金色サインペンはアルミに黄色絵の具を混ぜたものですから、水を展開液にしたクロマトにすると絵の具だけが移動して銀色のアルミが残ります。これをNaOHでやるとスポットが全部なくなるというわけです。
ところで、問題はどうして銅が両性なのかということです。これはたぶん固い酸、柔らかい酸といったことで説明するのだと思います。つまり、Cu2+イオンはFe3+などよりは柔らかく、Ag+よりは固い中程度の酸で、固いアルカリのOH-イオンとも結合できるのです。これだけでは説明になっていませんが、慣れないパソコンに長時間向かってちょっとくたびれましたので、続きはまたの機会にします。
最後に、サーモクロミズムですが、テトラヨウ化水銀酸塩のうちの銀塩や銅塩なら簡単に合成できます。コップに入れると色の変わるストローもありますね。
では、また。
98A−213
差出人:山本 喜一
送信日:99年2月3日
件 名:RE:物質名の酸化数について
林さんのメールに関してですが、私は物質名というよりは、イオンに名前を付けるときに、下のようなイオンをあげ、これらは2種以上のイオンを作るのでかっこ内に酸化数をつけるのだと説明しています。
Cu+ 銅(T)イオン Sn2+スズ(U)イオン
Cu2+銅(U)イオン Sn4+スズ(W)イオン
Fe2+鉄(U)イオン Pb2+鉛(U)イオン
Fe3+鉄(V)イオン Pb4+鉛(W)イオン
そして、これらのイオンを含む物質に名前を付けるときは、酸化銅(T)とか酸化銅(U)などとする、と解説します。(まあ、結局は林さんと同じになると思いますが。)
98A−214
差出人:山本 喜一
送信日:99年2月3日
件 名:銅とアルカリの反応について(2)
こんばんは、山本です。
藤田さん、面白い話題をありがとうございます。真鍮の分析や金色のサインペンのクロマトなど、藤田さんならではのコメントだと思って読ませてもらいました。
私の方ですが、この前のメールと同じ内容をニフティの方にも書き込みました。そしたら、今日、[Cu(OH)4]^2-イオンが安定に存在できる強アルカリ溶液ならば、銅は酸化銅にならなくても、アルカリによって直接溶けるのではないか、というコメントが寄せられました。そういうことが辞典には書いてなかったので、私は
銅 → 酸化銅 → [Cu(OH)4]^2-
と考えたのですが、この人が言うように、
銅 + 強アルカリ → [Cu(OH)4]^2-
という反応が起こるんでしょうかね?
98A−215
差出人:野中 直彦
送信日:99年2月4日
件 名:アルケ通信届きました
アルケの2号が届きました。コメントはまた次回にします。
今年の化学は真面目に教科書を教えています。あんまり面白くありません。私の所はすこし進度が遅れ気味でこれから電池そして電気分解です。
電池ではいろいろな電池と称して
@レモン電池 A33円電池 Bキッチン電池 Cアルミ鍋電池 D備長炭電池
を紹介し、アルミ鍋は危ないと話します
電気分解は、最近はどこの教科書もH2Oをいれているようです。
反応のおこりやすさ
+極 Cl− > OH− > H2O >NO3−、SO4− −
−極 Ag+ 、Cu++ > H+ > H2O > Al+++、 Na+、K+
と教えていく予定です。
98A−216
差出人:藤田 勲
送信日:99年2月4日
件 名:アルケ通信届きました
通信届きました。鈴木さん、ご苦労様です。この資料の中で、林さんが橋本さんに続いて早速セピア写真を生徒実験に取り上げてくれているのが分かりました。嬉しいですね。この件について、夏の科教協大会に発表してから以後に分かったこともありますので、少し付け加えておきたいと思います。
まず、調色液です。赤血塩には臭化カリウムは加えず、濃アンモニア水をごく少量加えた方が良いようで
す。臭化カリウムを加えると黄血銀ではなく、より難溶性の臭化銀ができてしまい、セピアの硫化銀に変換は可能ですが、青調色のプルシアンブルーなどには変換は難しくなってしまいます。
次に、セピアなどの調色写真を元の銀写真に戻す方法が分かりました。これには亜スズ酸ナトリウムを使います。この化合物は強い還元剤で、銀塩や鉛塩などを金属に戻してくれます。詳しくは今度のアルケの資料に載せます。
ところで、鳥取さんのメール、98,12,27のものが私のところには届いていません。もしかして、鳥取さんが私のメールアドレスを付け加えておられないのではないでしょうか。お手数ですが、ご確認願います。
なお、今回の資料のコメントはまたの機会にします。高橋さんの「化学通信」に関連して黄銅鉱のことや、鳥取さんの「物質燃焼のキャッチフレーズ」と林さんの「酸化物から酸と塩基を作る」に関連して言いたいこともあるのですが、何しろメールを打ち込んで送るのにくたびれてしまいます。
それでは、また。
98A−217
差出人:鈴木 久
送信日:99年2月5日
件 名:アルケ事務局通信 No44
アルケミストのみなさん こんにちは 事務局の 鈴木です。
残念ながら、2月3日伊藤 昇さん宛ての資料が返送されてきました。住所が一部たりませんでした。すいません。
先程、電話しましたが、メールを受ける事はできるが発信が難しいとのこと。インターネットエクスプローラーの場合、受け取ったら矢印を作成Cに移動させクリックすると差出人へ返信とか、全員へ返信というところに合わせてクリックすることであとは中身を書き込んで送信できます。あっと言う間ですよ。がんばってください。
遅れましたが、石井信也さんに資料の一部を。伊藤 昇さんに、もう一度資料の発送をします。遅れてすいません。
なお、先程 野中さんからアルケ資料が届いたメールが届きました。
98A−218
差出人:鈴木 久
送信日:99年2月5日
件 名:アルケ事務局通信 No45
アルケミストのみなさんこんにちは 事務局の鈴木です。
スイマセン。本当にすいません。今日、家に着いたら大量の郵便物が届いていました。なんと、アルケ資料が5部。先日の伊藤 昇さんに続いてです。以下の方々の資料が返送されてきました。
田中 晃二さん、町井 弘明さん、橋本 陽江さん、高橋 匡之さん 竹野 徹美さん
そして上に書いた伊藤 昇さん
本当に本当にすいませんでした。明日にも何とか発送します。
98A−219
差出人:鈴木 久
送信日:99年2月7日
件 名:アルケ事務局通信No46
アルケのみなさん こんにちは 事務局の鈴木です。
久ぶりにアルケ事務局通信の番号を間違えました。前回のNo44をNo45に訂正ください。
昨日6日、帰宅したらまた幸地貞子さんと杉山剛英さんのアルケ資料が返送されてきていました。ちょっと最近の私の失敗は連続すぎるし、大きすぎる。ショックに立ち直れないまま、12日から始める14日のサイエンスライブショーに向けて焦る私でした。
それにしても、毎日名前つきの封筒を前にしてとうとう1人も気付かなかったとは。。。。。というわけで、今回資料の到着を示すメールは別の意味で重要な知らせとなっています。
また、宅配便の名前の橋本さんの名前間違えていました。ごめんなさい。
98A−220
差出人:林 正幸
送信日:99年2月7日
件 名:再び物質名の酸化数について
こんばんは、林です。
山本さん、この件で返信をありがとう。もうすこし書いてみたいと思います。
イオン名の酸化数ですが、銅(T)イオンと鉛(W)イオンは高校段階では出てこないのではないでしょうか。だから私は銅と鉛を加えなかったのです。スズや水銀についても、ほとんどの高校では価数の異なる2種のイオンを積極的に取り上げる教育的価値はあまりないと考えます。
そして物質名の酸化数については、鉄を除いてはあえて次の4つに限定してみました。
酸化銅(T) 酸化銅(U)
酸化マンガン(W)
酸化鉛(W)
2種の酸化銅はたしかに必要ですよね。そして酸化マンガンと酸化鉛は、酸素原子のやり取りとしての酸化還元反応の、分解したした素反応式で酸化マンガン(U)と酸化鉛(U)が出てくる可能性があるので加えたのです。ただし酸化マンガン(U)と酸化鉛(U)はいちいち正確な名称に触れる必要はないと思います。
錯イオン名も、イオン名にならって鉄イオンのみとしてみました。
このあたり、いかがでしょうか。ではまた。
98A−221
差出人:佐藤 琢夫
送信日:99年2月7日
件 名:99年センター試験化学批判・検討
岩手の佐藤です。
サイアス2月号に「山火事で森が甦る?」というパラドックスめいた記事が出ています。「アメリカのイエローストーン国立公園で発生した火事は山火事も自然の営みという理由から消火活動を行わなかった。」「二酸化炭素の放出を憂慮する声もあったが,…・・森林が元の姿に戻れば、火事で排出した二酸化炭素をほとんど取りこんだことになる」向こうの人たちの考えに生態系の正常範囲という考えがあるようです。私の住んでいる三陸海岸も4月から5月にかけて、フェーン現象に見舞われ時々山火事が発生します。私の記憶だと2度ほど大きいものがありました。自然現象の見直しということで興味深く読みました。
最近のメーリングリストから。鉛蓄電池のやり取りは大変興味深く読んでいます。酸化鉛のイオン化合物が電気を通す。まったく考えてもいなかったです。金属と非金属の狭間の単体や化合物は両者の性質が影響しあって意外な性質がありますね。
理科教室編集部よりセンター試験の批判検討という依頼があったので、書き出してみました。原稿の枚数が5.5枚ということでそれほど書けません。追試のところなど投稿の際は削ることになります。昨年、野曽原さんが書いたようにはいきませんでした。
99年センター試験化学TBの批判・検討
はじめに
理科の立場からは、今年のセンター試験は、得点科目調整もなく無事終えたけれど、科目がA、Bに分かれた現行の新課程、科目数の増加で平均点格差が生じやすくなったと言われている。また、作題側の問題点として次のことが指摘されている。『大学における「教養部解体」と作題者に対する評価の低さではないだろうか。共通一次試験開始以降、問題作成に当たってきたのは主に教養部の教員だったが、大学改革に伴う教養部解体により、彼らも専門に重点を置かざるを得なくなっており、以前に比べ、新入生(受験生)のトータル的な基礎学力の把握がしにくなっているといわれている。』(大学受験アルファ.bQ99 )
もっと実験観察の問題をセンター試験に
新課程になって3年目を迎えた今年の問題は、これまでの問題と何ら変わらなかった。化学の作題がAとBに分かれたことで、化学TBそのものが質的に後退しているように思われる。身近な素材を通して物質の姿を考えさせる問題が姿を消している。
共通一次から始まったマーク試験による入試は、前述の作題者側の事情からも作題にフレキシブルに対応できない構図ができ、今後、作題能力が問われ続けると思う。
現行の課程から教科書の編集も様変わりした。これまでは実験が教科書の巻末にあったのが、各単元のところに掲載されるようになった。各教科書会社とも探求活動・課題研究と銘打って、これまでになく実験開発が行われ、の数も多くなり、工夫がされている。この探求活動・課題研究についての評価は、意見が分かれるところである。実験を多く取り入れ物質を具体的に考えていこうとしている教科書の編集方針は、私は評価できると思う。
マーク方式のセンター試験において、工夫された実験観察や身近な物質の出題が無ければ、高校化学の授業は無味感想な問題演習の授業が更に繰り返されるばかりである。以上の観点に立つと、今年の本試験にはストレスと物足りなさを覚える。
昨年度の二又試験管での二酸化炭素の実験は、だいぶ物議を醸し出した。石灰石と硫酸が反応し、硫酸カルシウムの生成を考慮に入れず二酸化炭素が発生するとし、不適切な問題であった。このようなことがあったので、今年の実験問題に大変注目していた。出題された炎色反応の実験は、基本的な実験操作が問われている無難な問題である。ガスバーナーの外炎が酸化炎であることに気付かせ、炎色反応の操作を考えさせる問題である。この問題は実験をしていなくても解ける問題である。しかし、センター試験に出題されたということで、この炎色反応の実験を授業に取りいれ、試験で測れなかったリチウムの紅とか銅の緑の炎色に魅せられる生徒が増えれば、そういう意味で出題の効果があったと思う。
追試験では、ガスボンベとメスシリンダーを利用した分子量測定が出題された。飽和水蒸気圧と、実験の基本操作であるメスシリンダーの内外の水面を一致させ体積を測定することを考慮に入れる問題である。手元にある六社の教科書のうち数研出版と第一学習社の二社に、この問題と同一の実験が掲載されている。中和滴定ならば全社に掲載れているけれど、分子量測定になる教科書によって異なる。他社はデュマ法での測定が掲載されている。この分子量測定実験は、出題の仕方によってはを公平さに欠けてくる。
しかし、この角度からではなく、小手先の受験指導に落ちいらないためにも、積極的に実験観察を出題してほしい。実験観察を持ち込むことで、化学の授業に弾みがつくはずである。 繰り返しになるけれど,センター試験でもっと実験を取りいれるべきだと常日頃から思っている。実験をマークシート方式でテスト化すれば、その実験結果が暗記され、ペーパーテストとして膠着するという危惧がある。例えば,中和滴定の実験の基本操作で、ガラス器具の正しい取り扱いがこれまで出題されてきた。実際の実験操作を行わなくても、問題集をドリルすれば正解できる。
このようなことは常に内在していることで、豊富な実験教材を背にしながら反応の魅力や意外性を取り混ぜた作題の努力を望みたい。特に、有機化学からの実験の出題は、92年追試にサリチル酸メチルの分離実験以降出題はされておらず、絶対的にも少ない。水と油という相容れない性質を巧みに利用して有機物を取り出す操作は、生徒にとって大変興味深いものがある。有機化学そのものが問題のための問題になっている。ここでも有機化学実験をもっと積極的に取りいれることで、現状をいくらかでも打開できればと考える。
今年度の問題から
第1問は平易で、水性ガスの製法に関わる反応量は化学入門期でも取り扱える問題であった。特別なことはなく普段の授業で対応できる問題である。
第2問。ダイヤモンドの単位格子の類似問題が98年千葉大学に出題されている。センター試験では部分的な拡大図を追加し、2原子間の距離を求めさせようと工夫している。どうにか密度は計算できると思うけれど、2原子間の距離は難しかった。結晶格子の授業を通して自然をどのように見せたらよいのか。いつも悩むところである。大学入試問題を追随するだけで、一歩も先に出られないでいるのが現状である。作題に当たっては,従来通り体心・面心立方格子をベースにミクロの世界をイメージさせる工夫をしてほしい。NaClの結晶構造において、同種のイオン同士と異種のイオン同士のイオン間距離を比較させる。異種のイオンのほうが同種よりイオン間距離が短く、引力が強いのでイオン構造が安定になる例などがある。今回のこの問題には憤懣やるかたない気持ちで一杯である。
気体について。状態方程式をもとに圧力と質量の関係をグラフに表わす問題は、100℃における飽和水蒸気圧を考慮に入れる手続きを見ている工夫された問題である。しかし、連結管の問題については97年の本試験に出題されたばかりで目新しさがなかった。追試験の冷却曲線は工夫の跡が見られる問題であった。
第3問の酸・塩基から電気分解については平易で目新しい問題はない。現行課程では「酸・塩基の強弱は
定性的な扱いにとどめる」と明記されている。今回のpHを扱うのにpH=−log[H+]の考えが必要であった。追試にリチウム電池が取りあげられていたことに注目したい。MDプレーヤーや携帯電話の普及に伴い、生徒たちは日常的に電池と接している。電池の本質に則っていれば教科書の枠に囚われない今回のリチウム電池の出題は興味深いものがある。
第4・5問の無期・有機化合物について。ハロゲン化銀の中でAgFが水に溶けるということは高校の実
験で取り扱わない。記憶重視の出題で、思考の過程も顧みないつまらない問題である。もっと物質の関連
を問う出題ができないのか。有機化学では有機化合物の系統図の一部が昨年度に引き続き出題され、今後もこの傾向が続けばと思っている。
98A−222
差出人:橋本 陽江
送信日:99年2月7日
件 名:RE:アルケ事務局通信No46
鈴木さん、アルケ通信、本日拝受いたしました。ありがとうございました。宅急便で届いていましたが、送料高くつきませんでしたか。
お忙しい中で事務局を引き受けて下さっているのですから、手違いはあるものです。余り気になさらなくていいと思います。1日でもはやく届くようにと思って下さって宅急便にされたと思います。お心遣いはうれしいですが、余分なお金を使わせているのではと気になっています。
お送りいただいた資料、まだ一部しか目を通していないのですが、杉山さんの「えんぴつ蓄電池」、とてもおもしろいですね。
今年度、2年ぶりに電池を教えるにあたってアルケの皆さんの資料をずいぶん活用させていただいて、おかげさまでずいぶん内容が進化しました。とてもうれしいです。特に「理科教室No470化学を楽しく教えたい」の野曽原さんの実践にはほんとに多くのことを教わりました。感謝。
98A−223
差出人:鬼塚 公志
送信日:99年2月8日
件 名:実験ビデオについて(3)
こんにちは、鬼塚です。
2/12日にはジャパンライムの方が来校するというのに、まだ何をするか具体的に決めておりません。実験ビデオについて、メール交換などをしてわかったことがあります。てっきり中学生対象と思っていましたが、指導者対象のようです。実験の操作がメインではなく、実験の操作を中心に面白い実験を取り入れて
いくというものでした。
そこで、方向性としては
1.事故に会わないための予防と事故が起こったときに対処方法
2.薬品の注意方法
などを取り上げながら実験を進めようかと思っています。時間が余ったら、また別に面白い実験を取り上げたらどうだろうかと思います。
エタノールの燃焼爆発
都市ガス・プロパンガスの燃焼爆発
塩素酸カリウムの爆発
マッチで癇癪玉
マグネシウムの燃焼
テルミット反応(以前林さんが紹介された方法)と運動場でもっと大々的にする方法
ネギラーメン(野中さんがナイターでした実験)
ナトリウムの燃焼
などです。
もっとこんな実験がいいのではなどご意見がありましたらお願いします。
追伸:
先日「日経パソコン」を見ていたらメールの文字化けについての記事がありました。以前のメーラーは件名や宛先に漢字やひらがなを使ったときに、メーラーの違いで相手先に文字化けしてしまうそうです。最近はそんなことはあまりないと言うことですが、2年ほど前に文字化けしていたので件名を主文に書くようにということでしたが、以上のような理由のようです。
98A−224
差出人:林 正幸
送信日:99年2月8日
件 名:死んでもシランの発生
こんばんは、林です。
非金属の各論の実験第2弾を、シランを含めたものにしようと久しぶりに予備実験をしました。3年ほど前に松本さんが科教協大会でシランの実験を紹介したとき、強い印象を受けました。いまや非金属の中でケイ素は重要ですよね。だからケイ素に関する何か実験を組み込みたいのです。
今回は杉山剛英さんのホームページのデータを参考にしました。ところが驚いたことに、生徒実験にしたいので量を半分にして始めたのですが、加熱して試験管の底の部分が黒くなりかけたと見るや、いきなり爆発して混合物が吹き飛び、試験管が割れました。薬品の質が違っていたのかなあ。二酸化ケイ素は小麦粉のような粉、マグネシウムは砂粒のような粉でした。二酸化ケイ素が細かかったのか。
そこで量を1/10にして、二酸化ケイ素0.6gと、マグネシウム粉末1.0gを乾いた試験管に入れて、指で口を押さえて振り混ぜてから、スタンドに斜めに固定します。そしてバーナーの強火で加熱します。すると1分もしない内に、ズボッという音とともにそれまで白っぽかった混合物が一瞬にして真っ黒になります。そしてたいへんな発熱で混合物は赤熱状態になります。反応は簡単に起こります。そしてこの量だと反応混合物が飛び出すことはありません。そしてやがて試験管の底付近に細かいひびがピシピシと入って行きます。
試験管はすぐに冷めるので、わら半紙に包んでピンセットの尻で軽くたたくと混合物のある部分が割れます。これをガラス破片ごと2mol/l塩酸50mlを入れた100mlビーカーに投入すると、シランが発生して空気に触れてパチパチと燃えます。
これなら生徒実験可能です。収穫あり! 残りは、「マッチが爆発」(塩素酸カリウムを張りつけたセロテープと重ねて金づちでたたく)と、「二酸化窒素と水の反応」です。
ではまた。
追伸:
杉山剛英さん、アルケミスト通信の目録をホームページに掲載しているのですが、リンク可能なところはそのようにタグを付けたいのです。今回の通信の中の次の資料からあなたのホームページにリンクを張ってよいでしょうか。
えんぴつ蓄電池
ヘール・ボップ彗星の写真
98A−225
差出人:鈴木 久
送信日:99年2月8日
件 名:アルケ事務局通信No47
アルケミストのみなさん こんにちは 事務局の鈴木です。
四ヶ浦さんや橋本さんからの暖かいメールを読んでほんとに救われます。
今日家に帰ると、またまたアルケの資料の返送です。今度は、沢田さんと松本さんの分でした。沢田さんも松本さんもアルケMLにまだ加わってないなぁ。
きょうは、郵便局から送ってきました。ずいぶん値段がちがいます。明日は出張で早く学校を出て、名古屋中央郵便局の近くなのでそこから送ろうと思います。
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林 正幸と主万子の始めの
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