　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０３．１２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　事務局：林　正幸　　ＭＯＬの会通信０３－１２号　今回は岡田、澤田、鈴木とし、林まさ、船橋、堀の６名でした。新しい仲間の参加は元気がでます。雑談の中で学校教育の現状が話題になりました。私が「コピー、アリバイ、競争、ストレスの４つで語れてしまうのでは」と言うと、船橋さんから「評価」を加えてはと提言がありました。　ちなみに「でんきの科学館」での「なるほどサイエンス」は、好評のうちに終了することができました。また「環境問題を勉強する会」の第１回の通信も配布して、参加を呼びかけました。泡消化器の改良（澤田）　理科総合Ａで１時間、泡に関する授業を行った。その中で以前からの泡消火器を改良して実験した。　のり容器の頭を切ると反応が早くなり、薬品を１／３にしてほどよい勢いが得られた。５００ｍｌペットボトルに、炭酸水素ナトリウム８ｇに水７０ｍｌを加えたものを、押し込んでおいたのり容器に、結晶硫酸アルミニウム１０ｇに水１３ｍｌを加えたものを入れる。チューブが付いたゴムせんをして逆さにして、ろうそくの火を消す。下水処理の教材（澤田) 　同じく「生活での廃棄物」の中で、それをごみ、下水、気体に分け、「下水とその処理」の教材プリントを作ってみた。これは１０年研の現地体験研修で下水処理場と汚泥処理場に行ったことを活かす意味がある。　下水は沈砂池と沈でん池を経た後に反応タンクで活性汚泥処理される。そして活性汚泥を沈め、次亜塩素酸ナトリウムで消毒してから、再生水として川に放流される。日本で活性汚泥処理が始まったのは１９３０年。２００４年から名古屋市では窒素、リンを微生物を使って取り除く高度処理が行われる。　下水処理場で出る汚泥はパイプラインで汚泥処理場に送られる。汚泥は濃縮槽で固形分を沈め、さらに凝集剤を加えてから機械脱水し、水分は下水処理場にもどし、固形分は焼却処理する。硫化水素を含む排ガスは水酸化ナトリウムで処理される。灰は透水性ブロックの原料などになる。かつて健康被害をもたらした場内悪臭は、装置を覆って集め、生物脱臭装置で除く。　東京湾、伊勢湾、瀬戸内海では、排水は総量規制が行われている。　面白い情報としては、下水熱（気温との差）をヒートポンプで場内の暖房に利用する計画があり、下水管の上部空間を利用して光ファイバーなどの敷設が進められている。上下運動する玉子（岡田）　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 1 - 　名大の川泉先生に教わった実験。ペットボトルの上部を切って容器とし、水約１㍑を入れる。この底にろうととチューブを使って濃塩酸約１７０ｍｌを送り込む。そして玉子を入れると、ゆっくり上下に運動する。ちなみに玉子の密度は１.１２ｇ/ｍｌ（計測結果）、農塩酸は１.１９ｇ/ｍｌである。　殻の成分の炭酸カルシウムが塩酸と反応して、二酸化炭素の泡が付着して上昇し、泡が離れて下降する。苦労を重ねた岡田さんによると、上部の水の密度が塩酸が一部混じって適度に大きくなるとうまくいく。私たちが見た実験は上出来だそうです。　水の代わりに適当な濃度の食塩水を使ってはどうでしょうか。簡易減圧ポンプ（船橋）　理科教室１１月号の実験。５０ｍｌディスポーザル注射器の針穴の横に１ｍｍの穴を開けて外側からビニールテープで塞ぐ。針の穴は同じように内側から塞ぐと減圧ポンプにできあがり、ビニールテープが弁のはたらきをする。　数１００ｍｌの透明プラスチック容器の横にドリルで、注射器とつなぐチューブの外径よりすこし小さい穴を開け、チューブを中に引き入れる。　これで、軽く膨らんだ風船がさらに膨らむ、口にサランラップを張るとへこんで割れて大きな音がするなど、いくつもの実験が手軽にできる。　なおプラスチック容器を減圧のまま放置すると、割れて危険なことがあるそうです。万華鏡あれこれ（船橋）　新聞記事を参考に、液体万華鏡やビー玉万華鏡を製作してみた。鏡は理科業者から取り寄せたアクリルミラーを使ったが、ポリカーボネートミラーよりはるかに明るくてよい。またビー玉もアクリル球を使うときれいである。発見は、３枚の鏡の角度を正三角形でなく、頂点が２０°の二等辺三角形に組むこと。ビーズは１００均で手に入る。　「伊東家の食卓」より。風船にさいころを入れて膨らませ、手で持って円を描くようにまわすと、まるでバイクの音。　他にも「こども未来」の２０００年１０月号の「瞬間ペン移動マジックグッズ」の資材を準備してもらいました。消える感熱紙（船橋）　「先生はマジシャン」より。スーパーのレシートは感熱紙。これにキンカン（高濃度のアンモニア水）を塗ると、あら不思議、印字が消える。　水酸化ナトリウム水溶液でもＯＫ。そして試しに希塩酸に浸けてみると見事に印字が復活するではありませんか。繰り返しも可能で、これは教材になります。塩化銅(Ⅱ)とアルミ箔（鈴木とし）　鬼塚さんのＨＰを参考にした。水に塩化銅(Ⅱ)と塩酸を溶かし、アルミホイルをすこしずつ入れていくと、次第に消えていき、やがて水溶液の青色も消える。代わりに褐色の固体ができる。これはろ紙に移して試験管の底でこすると光沢が出て銅であることが確認できる。塩酸を加えるのは反応を促進するためでしょう。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 2 - 　これに対して生徒がアルミニウムはどこに行ったかと質問したので、反応混合物をろ過して蒸発乾固することにした。そして白色の塩化アルミニウムになっていると説明するつもりが、黄色の固体になってしまった。　これはアルミホイルに含まれる鉄が塩化鉄(Ⅲ)になって混入したためです。　ついでに亜鉛片と希硫酸で水素を発生する場合が話題になりました。この廃液には黒色の固体がすこし残るのですが、これは不純物の銅です。またダニエル電池で亜鉛板が黒色になるのも、表面に生成した銅のためです。ボルタの電池もその可能性があります。蒸気圧の計測（林まさ）　蒸気圧を生徒に計測させられないか。５ｍｌ注射器のピストンに穴を開けてカードリングを通す。レトルト台のリングに２０Ｎのばねばかりを吊し、始め注射器に空気２ｍｌを入れ、ばねばかりに引っかけ穴を指で押さえて、体積が４ｍｌになる目盛りを読む。この２倍が１ａｔｍに相当する。なお摩擦があるので、ピストンをゆっくり引っ張っていくときと戻ってくるときの目盛りの平均値を使う。　次に３０℃の水を２ｍｌほど採って、同様にして、水蒸気の空間が広がり始めるときの目盛りを読み、蒸気圧を計算する。さらに５５℃と８０℃の水を注射器に採って蒸気圧を計測すると、その変化が実感できる。メタノールの蒸気圧も同様に計測できる。なおエーテルは注射器が溶けるため無理だった。　この計測は慣れることが必要であるが、簡単な割によい結果が得られる。データ例は次のようです。　　１ａｔｍに相当する目盛りは　　１２.８Ｎ水の蒸気圧　　　　　　　　　　　　　　　文献値　　３０℃　　　０.０３１ａｔｍ　　　０.０４２ａｔｍ　　５５℃　　　０.１５６　　　　　　０.１５５　　８０℃　　　０.４３８　　　　　　０.４６７メタノールの蒸気圧　　３０℃　　　０.１８８ａｔｍ　　５５℃　　　０.５９４　　文献値は　　　　２００ｍｍＨｇ（０.２６３ａｔｍ）になるのが３４℃ 　　　　７６０　　　　（１.０００　　　）　　　　　６５　温度計の補正をするとよいとの指摘を受けました。弱酸の中和滴定（林まさ）　クエン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かということで、まず理論的に検討してみました。その変色域から弱酸の塩の水溶液のｐＨが８より大きいことがひとつの条件になる。酢酸のような１価の弱酸で考える。　　　　Ａ^- ＋Ｈ₂Ｏ ←→ ＨＡ＋ＯＨ^- 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場合は、化学平衡の理論から　　　　[Ｈ⁺]² ＝２×Ｋ_a×Ｋ_w／ｃ　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 3 - したがって　　　　Ｋ_a ＝５ｃ×１０^-3 より酸定数が小さい弱酸である必要がある。　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より小さいことである。その時点の質量作用の法則は　　　　１０^-8×０.５ｃ／０.０１ｃ＝Ｋ_a ＝５×１０^-7 より酸定数が大きい酸である必要がある。　クエン酸の酸定数（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ある。　北高にはクエン酸があるので、その場で実験してみました。　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。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。　フェノールの酸定数（２５℃）は　　　　Ｋa ＝１.５×１０^-10 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。いろいろなシャボン膜など（林まさ）　銅線でさまざまな形のフレームをつくり、それにシャボン膜を張る。メビウスの輪も作れるし、半分閉じていないフレームにも張ることができる。目標は完全に閉じていないフレームのシャボン膜です。　酢酸エチルの合成を、反応が途中で停止する事例として扱う。分離段階で、触媒である硫酸の中和を越えて炭酸ナトリウムが必要であることを利用する。それにしても、もっと簡単に途中停止が確認できる実験がないものでしょうか。　かつて平衡モデルに利用したＢＢ弾ボックスの姉妹版として、拡散および浸透モデル用を製作しました。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 4 - 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。