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９８Ａ−２２６
差出人：杉山 剛英
送信日：９９年２月８日
件 名：シランについて
ケイ化マグネシウムの合成は危険が伴いますが、私が最初に見たときはＨＰに示した倍の量で、火の玉が飛び出してきて死ぬかと思いました。しかし、すごい熱で生徒にはインパクトがあります。私はＨＰに書かれてる量とＰＹＲＥＸ試験管で爆発したことも飛び出してきたこともありません。でも加熱する部分は試験管の底ではなく、試験管の上｛薬品の上端｝の部分です。そこら辺が爆発と関係していると思います。私の使っている二酸化珪素も小麦粉みたいで、マグネシウムも砂粒みたいです。実験の時には、ケイ化マグネシウムの合成のみ教卓での演示｛ベニヤ板を持ってまさかの時に備えています｝をして、ケイ化マグネシウムはペンチで砕いて｛すごく硬い｝粉｛小さじ１杯位｝にして渡しています。
リンクは他の記事も含めて自由に貼って下さい。でも、私の所にはまだアルケ通信が来ていません。津軽海峡に沈んだかな。
東レに音源定位実験器｛私のＨＰにあります｝を出して二次審査まで行ったのですが本日落選通知が来ました。しかし、審査委員長の太田先生｛ＮＨＫ生物講座｝から次年度にむけての心強いアドバイスをいただけましたので次回もう一度応募して本賞を狙いたいと思っています。なお、ヘール・ボップ彗星に関するものも応募する予定です。
９８Ａ−２２７
差出人：鬼塚 公志
送信日：９９年２月９日
件 名：実験ビデオについて（３）の追加
こんにちは、鬼塚です。先ほどのメールの追加です。
どなたか実験の事故等に関する新聞の切り抜き等がありましたらＦＡＸかＰＤＦファイルでお送りください。
昨年初等に我が校が移転し、８月に一軒家に引っ越ししてから新聞の切り抜き等を紛失してしまいました。多分どこかにあるとは思いますが、見つかりません。 現在欲しい新聞の切り抜きは、実験中の事故、化学工場等の事故などです。
以上宜しくおねがいします。
（後略）
９８Ａ−２２８
差出人：鈴木 久
送信日：９９年２月９日
件 名：アルケ事務局通信Ｎｏ４８
アルケミストのみなさんこんにちは 事務局の鈴木です。
きょう、出張が終わって名古屋中央郵便局でアルケ資料を発送してきました。
２月７日 携帯電話経由からでしょうか？ メールが届いて｢資料届いた｣とありました。だれからなんでしょうか？
９８Ａ−２２９
差出人：藤田 勲
送信日：９９年２月９日
件 名：いよいよにぎやかになりましたね
鳥取先生、メール届きました。体調を壊されていることをすっかり忘れていて、先生に無理なお願いをしてしまい、大変申し訳ありませんでした。私はメール参加が一番遅かったので、てっきり私だけのメール送信をお忘れになっていたのかと思っていました。失礼しました。
ところで、鳥取先生の「キャッチフレーズの効用」は面白いですね。「単純にすることで基本的事項が見えてくる」はまさにその通りだと思います。易しく喩えで言い換えたり、ゴロの良い言い回しで、本質的なことがイメージしやすくなるわけですね。この中に、物質の燃焼について「分子性物質はめらめらと燃えて気体酸化物を出す。金属はパチパチと燃えて灰になる。結晶がはじけるから。」とあります。
一方、林さんは「酸化物から酸と塩基を作る」で、割り箸の燃焼から酸化物の酸性、塩基性を説明しています。ここを私は「ものが燃えると、灰とガスがでる。燃焼灰は金属酸化物だからアルカリ性、燃焼ガスは非金属酸化物だから酸性」と説明することにしています。灰は炭酸塩など、ガスだって蒸し焼きにすれば違ってくるでしょうが、単純化して「灰はアルカリ、ガスは酸」とします。灰は石鹸の代わりになるし、ミネラル（金属）があるから肥料になるよ、そして、煙突や車の排気ガスは酸性雨の元だよ、と説明しています。
皆さんはどう教えていますか。また、鳥取先生が書かれたキャッチコピー以外に、面白いものがあった紹介してください。
それから、最後になりましたが、松本さんもメールが繋がったようです。私の宛先のところをクリックしてみてください。アルケのメールが益々内容の濃いものになりそうですね。私も大いにメールに参加したいと思っていますので、今後ともよろしく。
９８Ａ−２３０
差出人：山本 喜一
送信日：９９年２月９日
件 名：銅とアルカリの反応について（３）
こんばんは、山本です。
（中略）
今日は、以前に送りました銅とアルカリの反応の続きです。銅がアルカリと反応するのかどうかを確かめるため、化学部の生徒と実験し、一応の結果がでましたので、お知らせします。まず、やった実験ですが、三角フラスコに６mol/lの水酸化ナトリウム水溶液を入れ、十分に煮沸して空気を追い出してから銅板を入れ、ゴム栓をしっかり閉めて、６日間放置しました。その結果、銅はアルカリとはまったく反応しないことが分かりました。水酸化ナトリウム水溶液の中で、銅はまったく変色せず、金属光沢も失われることがなかったのです。もちろん、溶液に青い色も付きませんでした。このことから、やはり、銅そのものは両性ではなく、酸化銅や水酸化銅が両性なのだと思います。
銅イオンに対して、かたい酸とかやわらかい酸という見方もあることを藤田さんは教えてくれましたが、もう少し聞かせてもらえれば、ありがたいと思っています。
９８Ａ−２３１
差出人：山本 喜一
送信日：９９年２月９日
件 名：松本さんにもメールを
昨日、松本さんから、インターネットにつなげたという連絡をもらい、さっそくメールを送ってみました。そして、さっき電話してみましたら、私のメールを受信できたとのことでした。松本さんは、メールの発信がまだうまくいかないようですが、それも時間の問題でしょう。松本さんのアドレスは次のとおりです。林さん、確認してもらえますか？
松本 勇志さん yuki-123@mail.webnik.ne.jp
それから、松本さん。アルケの仲間のアドレスは、このメールの最初に並んでいると思います。それをコピーして使って下さい。
９８Ａ−２３２
差出人：山本 喜一
送信日：９９年２月９日
件 名：シランの実験について
林さんと杉山さんから、シランの実験について、メールが寄せられました。実は私も、松本さんのこの実験を見てから、毎年授業に取り入れています。
私は、物質の分類の単元の、二酸化ケイ素の話がでたあたりで、やっています。まず、試薬の二酸化ケイ素でシランが発生することをみせて、その次、グランドの砂でやります。こっちでもシランの発生が確認できますので、砂にも二酸化ケイ素があることがわかります。そして時間があるときは、地学からもらった砂岩とか、流紋岩とか、玄武岩、あるいは瀬戸物やガラスの粉でもやります。当然ですが、すべてからシランが発生します。これで、どこにでも二酸化ケイ素あるんだ、ということが分かる実験になりました。
ところが、２年前、この実験を生徒たちにやらせていたとき、林さんのように、試験管の底を加熱している間に、反応中の砂とマグネシウムの混合物が吹き出したことがありました。おそらく、バーナーで強熱した部分の試験管がマグネシウムと反応して、穴があいたのだと思います。そのとき以来、これは演示実験にしているのですが、杉山さんのように、試験管の上部を加熱すれば、試験管から吹き出さないのかも知れませんね。そういえば、鉄とイオウの反応も、試験管の上部を加熱しますね。この方が、安全なのかも知れないと思いました。
９８Ａ−２３３
差出人：藤田 勲
送信日：９９年２月１０日
件 名：銅とアルカリの反応について
山本さんの銅とアルカリが反応しなかったという報告についてですが、私はもっともだと思いました。両性金属元素の、例えばAlがアルカリに溶ける場合にもAlはアルカリ溶液中の水素イオンに電子を与えて、言い換えれば水素イオンによって酸化されているわけですね。これで水素が発生する訳で、このことはAlがH2よりイオン化傾向が大きいことで説明が付きます。酸よりもアルカリの方がむしろスムーズに反応するのは、アルミ表面の酸化被膜がアルカリに溶けるからでしょう。
銅の場合には、アルカリ中で酸化剤になるものは水素イオンではありませんね。水素が発生するようならイオン化傾向に反しますから。そこで考えられるのはアルカリ溶液中に溶けている酸素になると思います。酸素はアルカリ中の方が純水中よりもよく溶解するはずです。誰かが、確か千葉の流山高校の中島先生だと思いましたが、学生科学賞受賞作品集の中で燃料電池の実験に関してそのことを解説していました。当然のことながら、金属が溶ける場合には酸化剤がなければならないわけで、煮沸したアルカリ溶液中では酸素が追い出されたため銅は溶けなくなった、といえると思います。
結論として、銅は酸素があるアルカリ中で溶ける、直接アルカリには溶けない、ということですが、これは両性元素であるということを否定しているわけではないと思います。銅は希酸には溶けずに酸化力の強い酸に溶ける、そして、ただのアルカリには溶けないが酸素の溶けたアルカリ、もし酸化力の強いアルカリがあるとすればそういうものに溶けるわけですから。
いかが思いますか。
９８Ａ−２３４
差出人：林 正幸
送信日：９９年２月１１日
件 名：授業プリントを掲載していきます。
こんにちは、林です。
藤田さんの燃焼では「灰はアルカリ、ガスは酸」というのはキャッチフレーズになりますね。
杉山剛英さん、山本さん、シランの実験での応答をありがとう。私としては量を減らしたことで生徒実験に投入できるようになるので、この線で行きたいと思います。ちなみに山本さん、グランドの砂などでは純粋な二酸化ケイ素に比べてシランの発生はどの程度ですか。
藤田さんの２月１０日付けメール「銅とアルカリの反応について」については異論があります。
＜引用＞
山本さんの銅とアルカリが反応しなかったという報告についてですが、
私はもっともだと思いました。
両性金属元素の、例えばAlがアルカリに溶ける場合にもAlはアルカリ溶液中の水素イ
オンに電子を与えて、言い換えれば水素イオンによって酸化されているわけですね。
これで水素が発生する訳で、このことはAlがH2よりイオン化傾向が大きいことで説明
が付きます。
＜以上＞
アルカリ溶液中の水素イオンはあまりに微量で、むしろ水分子が次に示す電子を失う反応の逆反応で電子を得ると思います。
Ｈ2 ＋ ＯＨ- ―→ Ｈ2Ｏ ＋ ２ｅ- （１）
この酸化還元電位は０.８３Ｖです。これに対してアルミニウムと亜鉛のイオン化は次のようです。
Ａｌ ―→ Ａｌ3+ ＋ ３ｅ- １.１６Ｖ （２）
Ｚｎ ―→ Ｚｎ2+ ＋ ２ｅ- ０.７６Ｖ （３）
こうしてアルミニウムは両性であるが、亜鉛は両性でないことになってしまいます。
むしろ電子のやり取りで考えるなら（２）（３）の反応ではなく次のような電子を失う反応を問題にすべきでしょう。
Ａｌ ＋ ４ＯＨ- ―→ ［Ａｌ（ＯＨ）］- ＋ ３ｅ-
Ｚｎ ＋ ４ＯＨ- ―→ ［Ｚｎ（ＯＨ）］2- ＋ ２ｅ-
しかしこれらの酸化還元電位は化学便覧には載っていません。
それから両性の解釈です。
＜同じメールの引用＞
結論として、銅は酸素があるアルカリ中で溶ける、直接アルカリには溶けない、とい
うことですが、これは両性元素であるということを否定しているわけではないと思い
ます。銅は希酸には溶けずに酸化力の強い酸に溶ける、そして、ただのアルカリには
溶けないが酸素の溶けたアルカリ、もし酸化力の強いアルカリがあるとすればそうい
うものに溶けるわけですから。
＜以上＞
私は金属自身の両性は、酸化剤抜きに、その金属が単純に強アルカリと反応して溶けるかどうかだと考えます。
話は変わって、前にメールで書きましたが、三学期から、授業プリントをつくるようになりました。これは自分の授業を紹介できる強力な手段です。そこでこれからできた授業プリントを私のホームページに掲載していきます。時間が許せば、ご意見をきかせてください。
ではまた。
９８Ａ−２３５
差出人：山本 喜一
送信日：９９年２月１１日
件 名：銅とアルカリの反応について（４）
こんにちは、山本です。
藤田さん、銅とアルカリとの反応についてのコメントありがとうございます。２，３質問させて下さい。
１．アルミニウムがアルカリに溶けるのは、Ｈよりもイオン化傾向が大きいため、アルカリ水溶液中のＨ+イオンに電子を与えるからだという説明ですが、そうであれば、鉄やＭｇなどもアルカリ水溶液（もちろん酸素を溶かしてない）に溶けるのでしょうか？
２．鉄やＭｇがアルカリ水溶液に溶けるとしても、アルミニウムのように激しく溶けることはないと思います。これは、Ｍｇとアルミニウムを電極にしてアルカリ水溶液に入れると、アルミニウムが負極になることからも想像できます。では、どうして、アルミニウムの方がＭｇよりも激しくアルカリ水溶液に溶けるのでしょうか？
藤田さんの説明では、アルミニウムは酸化皮膜がアルカリに溶けるから、激しく反応すると言うことですが、Ｍｇなどは、アルカリと反応しても、生成される酸化物や水酸化物がアルカリに溶けないため、金属の表面をそれらがおおって、反応を止めてしまうと言うことでしょうか？
そうであれば、両性元素というものは、それ自身がアルカリに溶ける元素というよりも、酸化物や水酸化物がアルカリに溶ける元素だという定義になると思います。そう定義すれば、銅についてですが、これは酸素なしではアルカリ水溶液の溶けないものの、酸化物や水酸化物は多少溶けますので、両性を持つと言えるでしょう。
３． 酸素がアルカリ溶液中にたくさん溶けるということは、アルカリ水溶液の中で酸化力が強くなると言うことに関連しますよね。ニフティでも、このあたりのことをコメントしてくれた人がいました。私も調べてみます。
９８Ａ−２３６
差出人：山本 喜一
送信日：９９年２月１１日
件 名：ＲＥ：実験ビデオについて（３）の追加
鬼塚さん、実験事故の新聞記事ではないのですが、良くある実験室での事故を思いつくまま送ります。
・熱したガラスによるやけど
ガラス細工をやるとかならずと言って良いほど起こるけがですね。ガラスの撹拌棒でも作る実験をやるビデオにして、冷たくなったように見えるガラスがいかに熱いかを伝える、というのはどうでしょうか。
・ゴム栓にガラス管を入れるときの事故
私も無理にゴム栓の穴にガラス管を押し込もうとして、何回か恐い思いをしました。一歩間違うと大変なけがになりますので、ビデオに入れるべきではないか、と思います。
・突沸
特に試験管で液体を加熱しているときは、沸騰させると、必ずといって良いほど突沸しますよね。液が飛び出した先に、人がいたら大変です。わざと水を突沸させて、どれくらい飛ぶかを見せるのはどうでしょうか。
・サイダー作り
ちょっと前に実際にあった事故だと思いますが、薄いペットボトルに砂糖水を入れ、そこにドライアイスのかけらを入れ、栓をして振っていたら、爆発して、口金が目にあたったというもの。この実験には、炭酸飲料用のペットボトルを使うべきですね。
こんな感じでよいのでしょうか？
９８Ａ−２３７
差出人：藤田 勲
送信日：９９年２月１１日
件 名：銅とアルカリの反応について（２）
林さん、早速のコメントありがとうございます。林さんの言われる通り、アルカリ側での反応ですから、正確に議論するならアルカリ側の酸化還元電位で説明するべきでしたね。失礼しました。
それで、次の三つの電位からアルミと亜鉛がアルカリに溶けて水素を発生することは説明できると思います。水が酸化剤になっているわけですね。
2H2O +2e- →H2 +2OH- E＝−０．８３ｖ
Al(OH)3 +3e- →Al +3OH- E＝-２．３０ｖ
（ H2AlO3- ＋H2O ＋3e- →Al +4OH- E＝-２．３３ｖ ）
Zn(OH)2 +2e- →Zn +2OH- E＝-１．２５ｖ
（ ZnO2~2- ＋2H2O ＋2e- →Zn +4OH- E＝-１．２２v）
また、銅がアルカリ中で酸素により酸化される反応は次の酸化還元電位で説明できるでしょう。
O2 ＋2H2O ＋4e- →4OH- E＝０．４０ｖ
２Cu(0H)2 ＋4e- →２Cu ＋4OH- E＝−０．４４ｖ
それから、両性元素については林さんの言う通り、単純に酸素抜きで酸にもアルカリに溶ける元素と考えた方が良さそうですね。
それにしても、調べてみると、鉄や銀を始めとして酸素存在下の強アルカリ溶液では多くの金属が溶けるのですね。勉強になりました。
林さんの授業プリントの掲載、楽しみにしています。それから、いずれは私の問題意識も皆さんに聞いてほしいと思っていますので、その時はよろしくお願いします。
今日は天気予報が当たって、外はすっかり雪化粧です。それではまた。
９８Ａ−２３８
９８Ａ−２３９
差出人：林 正幸
送信日：９９年２月１３日
件 名：「化学はおもしろいけど、むづかしい」
こんにちは、林です。
藤田さん、アルミニウムや亜鉛の両性を説明する酸化還元電位（電極電位）は、ちゃんと化学便覧に載っていましたね。ことほどさように、私の目はかなり「お疲れさん」になっています。ところでそのメールの次の部分に疑問が残ります。
＜引用＞
また、銅がアルカリ中で酸素により酸化される反応は次の酸化還元電位で説明できる
でしょう。
O2 ＋2H2O ＋4e- →4OH- E＝０．４０ｖ
２Cu(0H)2 ＋4e- →２Cu ＋4OH- E＝−０．４４ｖ
＜以上＞
そして後者の電位はどこに掲載されているのでしょうか。
私の授業プリントについては、先ほど「非金属元素の各論」（９時間分）をホームページに掲載できました（ただし、クリックする項目の「実験２．シラン・二酸化窒素・赤リン」の部分だけは現在進行中です。新しい項目を起こすにはそれなりの苦労があります。テキストファイルをＨＴＭＬ書式に変換するための自作ソフトに、イタリックを変換する部分を加えたり、表現形式を検討したりしました。そして表紙には次のように書きました。
「 いくつかの状況から、授業プリントをつくるようになりました。授業は教師が理想を実現する場であり、生徒と未来を語る場でもあります。しかし同時にその内容は、生徒の実態や、教科書・学校・受験・社会などの制約を受けます。それを前提に、できた部分から私の授業プリントを紹介して研究交流していきたいと思います。もちろんその内容はどんどん変えていきます。
そして生徒に配布するプリントは、イタリックの部分が空白になっています。」
続いて「酸化と還元および電子のやり取り」に取り組みます。
最近、生徒に「先生、化学はおもしろいけど、むずかしい。」とよく言われるようになりました。「おもしろい」が実現できているのはよいわけですが、「むずかしい」をなんとかしなければ・・・・・、しかしこのテーマこそが「むずかしい」のですよね。
ではまた。
９８Ａ−２４０
差出人：鬼塚 公志
送信日：９９年２月１３日
件 名：実験の事故について
こんにちは、鬼塚です。
山本さん、事故の事例ありがとうございます。私が新任の頃に硫化水素の実験で冷や汗をかいたことがあります。硫化水素を生徒に集気瓶に捕集させていたのですが、突然ある班の生徒が突然倒れて苦しみ出しました。私は慌てて外に連れ出し、新鮮な空気を吸わせました。様体が落ち着いて聞いたら硫化水素のにおいをきっかけに持病の喘息が出てきたと言うことでした。養護の先生を呼んだりして対処したのですが、この時から実験では何が起こるかわからないのでいつも細心の注意を払っています。
実験のビデオの撮影は３月２８日に決まりました。期末考査や前期試験・後期試験、卒業式の準備の合間を縫って手順を送っていきたいと思いますのでご意見を宜しくおねがいします。
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