　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０６．３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　事務局：林　正幸　ＭＯＬの会通信０６－３号　今回は岡田、久野、澤田、田口、出口、成相、林まさ、福島、船橋、堀の１０名でした。　でんきの科学館での「なるほどサイエンス」は８月１９、２０日（土、日）に引き受けることに決まり、その準備は　　　　５月１３日（土）１３：００～　市立北高となりました（この相談にはプロモの山中さんも参加）。子ども向けのよいアイデアがあれば、事前に出し合いましょう。　今回はあまりに内容が多く、とうとう次回（最後に掲載）に「銅薄層の生成とエッチング」と「ホロスペック」がはみ出して、それでも終わったのは６時２０分でした。　ちなみに、９６年以降のＭＯＬの会通信は次のホームページで閲覧できます。　　　　http://www.water.sannet.ne.jp/masasuma/ この中の「ＭＯＬの会通信」をクリックしてください。結晶模型（船橋、林まさ）　前回の岡田さんの提案を受けて、船橋さんが立方最密構造が面心立方格子であることを示す模型を量産して配布してくれました。　またかつての団子組み合わせ方式の模型も紹介されました。これは３つ串を４本と４つ串を２本で三角錐型の立方最密をつくるものです。　林まさは「詰め直し方式」のイオン結晶を紹介しました。それは塩化セシウム型、食塩型、ホタル石型（フッ化カルシウム）の３種。３５ｍｍのスチロール球を使い、蛍光ペンで陽イオンは赤色、陰イオンは青色に塗る。スチロール球はカッターで切断した。ボックスは０.５ｍｍの塩ビ板で作成した。　後の２つはすこし練習が必要、なおこれらは一部は壁に接着してある（そうでないと組み立てられない）。製作するよりはかなり短い時間で実感が得られるのがメリットであり、配位数などを見つけさせる。ちなみにホタル石の陰イオン４個を外すと、ダイヤモンド型になる。　ついでに六方最密の模型にも触れ、その単位格子を確認した。これは底面が菱形の四角柱であり、含まれる原子は２個である。何故か教科書の図などは単位格子になっていない。これは結晶の対称性を理解するには役立つが、単位格子の正しい積み重ねでもない。　結晶構造は模型があってこそ理解が可能です。とくに立方最密と六方最密は混乱します。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 1 - 幸いこれまでにかなり紹介されています。二酸化窒素の化学平衡（岡田）　二酸化窒素（と四酸化二窒素）を詰めたアンプルを大量に製作し、配布してくれました。皆さん、親切ですね。製作はアンプル用試験管があるので、案外に簡単。このアンプルは温度の影響を見るのに便利である。　　　　２ＮＯ₂ ＝Ｎ₂Ｏ₄ ＋５７.２ｋＪ　岡田さんの問題提起は、二酸化窒素を注射器に詰めて、この化学平衡（常温ではどちらも気体）に対する圧力の影響を調べる実験について。　背景に白い紙を置いて注射器を横から眺め、注射器のピストンを押すと、一度赤褐色が濃くなり、次にすこし薄くなる。ただし押す前よりはまだ濃い。この観察方法ではまずいのだろうか。　しかし他方でこの実験は、注射器の軸方向から色を観察すべきである。これなら圧縮による色の変化はないので、ゆっくり圧縮することによって温度上昇の影響を避けられるというのであります（添付された「化学と教育」４７巻８号と５０巻５号）。一理ある主張ですが、軸方向の観察はそれに応じた道具を開発する必要があります。　これは林の考えですが、論文によると実質の温度上昇は３℃であり、かつ温度がまわりの温度に戻るより速く吸光度が下がって安定しています。この事実は圧力変化による濃度変化を検出している証拠であると思います。だから「圧縮による温度上昇は無視できるので」と前置きすれば、岡田さんのやり方でよいと考えます。　岡田さんがこの問題を取り上げたのは、ある問題集の答が「圧縮すると一度赤褐色が濃くなり、次に元より薄くなる。」となっていたからです。今年度号では訂正されましたが、その説明が「平衡移動は条件の変化を和らげるが、もとの状態までは戻らないので」となっています。確かにある１つの物質の濃度のみが変化する場合であれば、これは根拠になります。しかし複数の物質の濃度が変化する場合では、もっときちんと説明しないと根拠にはなりません。　ちなみに「温度を高くするとアンプル内の圧力も大きくなるが、大丈夫ですか」と問い掛けてみました。これは体積変化を伴わない圧力変化は濃度変化を引き起こさないので、無関係なわけです（活量変化は無視する）。そして後で読んでみて驚いたことに、添付された三省堂の教科書には圧力の「はたらきは温度変化による影響に比べて小さい」とありました。化学平衡には誤解が多いのでしょうか。ホログラム万華鏡（岡田）　それを工夫した杉原さんから大量に鏡を入手するなどして準備し、手始めに私たちに製作してもらおうという趣向です。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 2 - 　原理は、筒に３枚の鏡を組み込み、手前が回折格子ののぞき窓、反対側に自由な形のスリットを付けたり、円形の窓からビー玉を通して光りを入れたりする。背景の光源などによって模様が変化する。なお鏡を外すと簡易分光器にもなる。　筒には千代紙を巻き付けたり、ビー玉は各種の色が用意されていたり、サービス満点です。　皆さん夢中で取り組み、おみやげができました。コンデンサーの容量変化（林まさ）　電気陰性度や極性について実験を踏まえて教えたい。そこで媒質を変えてコンデンサーの容量変化を計測してみた。１５ｃｍ四角のステンレス板の間に、１ｍｍのアクリル板で作成したすき間１ｍｍの液体の媒質を入れるセルをはさみ、斜めに置いておもりを乗せて変形しにくくする（容量が小さいので変形にも敏感）。　始めにセルに空気が入った状態で計測し、そのまま液体を満たして計測する。手元になかったクロロベンゼンは船橋さんが提供してくれた。データの方が失われて残念だが、容量増加は予想通り、水、ジクロロベンゼン、ヘキサンの順になった。　ただしクロロベンゼンがアクリルを溶かすか事前に試すのを忘れていました。そして悪い予想が的中してしまいました。せっかくですがこれは実験には使えません（トリエチルアミンに変えようか・・・）。なおそのとき小さい声でつぶやいていたのですが、以前の計測に比べて全体に容量増加がかなり小さいのです。この不安定要因も追究すべきです。なかなか新しい実験は道程が長いなあ。簡単な電気分解（林まさ）　講座プラン「原子はどのように結合するか」をつくっている。歴史的にはその最初のヒントは電気分解と関係が深い。そこで簡単な電気分解を工夫してみた。　始めに試験管の中で塩化銅(Ⅱ)、硫酸亜鉛、ヨウ化カリウム、硫酸ナトリウムの水溶液をつくる。前３者については、５ｃｍ角のステンレス板の間にセロハンを挟んだクッキングペーパー２枚をサンドイッチする。両方のペーパーにサンプル水溶液を浸み込ませ、６Ｖの乾電池のつないで、２、３分電解する。気体の発生する方を下にし、セロハンを台のトレイに貼り付けると確認しやすい（セロハンは短絡防止にもなる）。　塩化銅(Ⅱ)では、陽極に塩素が発生し、サンプル水溶液のヨウ化カリウムとデンプン溶液で確認できる。陰極には褐色の銅が析出する。硫酸亜鉛では、陽極に気体（酸素）が発生する。陰極には灰色の亜鉛が析出し、希硫酸を掛けると泡立つ。ヨウ化カリウムでは、陰極に気体（水素）が発生し、陽極にはヨウ素が生成して赤褐色のヨウ素・ヨウ化カリウム水溶液になる。　硫酸ナトリウムは時間の都合で割愛したが、短い試験管に水溶液を入れ、ステンレス釘　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 3 - を電極にし細いガラス管も通したゴムせんをして電解する。気体が貯まったらマッチで点火して爆鳴を聞き、水素と酸素の発生を確認する。　亜鉛まで電気分解できるのは、意外な面があったようです。中性に近い水溶液ならＯＫです。それよりイオン化傾向が高いと、水が水素と水酸化物イオンに分解してしまいます（酸化還元電位を参照）。　　　　２Ｈ₂Ｏ＋２ｅ^- ―→ Ｈ₂ ＋２ＯＨ^- 　またＢＴＢを使って電極付近の液性は調べないのかという質問がありました。一般にはそれは良いのですが、今回の目的では、陽極付近に水素イオン、陰極付近に水酸化物イオンができることは混乱のもとになります。要は、陰極にできるので銅、亜鉛、水素などは陽性、陽極にできるので塩素、ヨウ素、酸素などは陰性というイメージがつくりたいのです。　ちなみに「銅薄層の生成とエッチング」の説明の中で、銅が塩化鉄(Ⅲ)の溶けることも話題になりました。通常のイオン化傾向で登場するのは鉄が２価の鉄イオンになる反応ですが、この２価の鉄イオンが３価の鉄イオンになる反応　　　　Ｆｅ²⁺ ―→ Ｆｅ³⁺ ＋ｅ^- の酸化還元電位（イオン化傾向）は、銅より小さいのです。「地学」に関するいくつかの話題（澤田）　授業で取り上げた地学の話題を、資料やスクラップを添えていくつか紹介してくれました。・昨年（２００５年）の降水量はわずかに９００ｍｍであり、名古屋地方気象台始まって以来であった。幸い時期的な偏りが少なく渇水にはならなかった。・これに対して２０００年の東海豪雨では、日降水量（９月１１日）が４２８ｍｍ、１時間降水量が９３ｍｍと、いずれも過去の最大記録２４０ｍｍ、９２ｍｍを、とくに前者は大きく上回った。・エルニーニョとラニーニャの現象がくり返し起きている。現在は後者、すると統計的には日本は暑くなる。　これらは大切な問題提起になっています（資料には今年の豪雪も）。ＮＨＫスペシャルの「気候大異変」によると、日本の「地球シミュレータ」が過去に例のないブラジルのハリケーン様暴風の発生を予言していました（始めは何かの間違いと思われた）。・探査機「はやぶさ」は小惑星「イトカワ」の岩石サンプルを持ち帰るか。・冥王星より大きい直径３０００ｋｍの「第１０惑星」が見つかった。ただし冥王星共々、惑星と認めるかは議論がある。・冥王星に２つの新衛星が見つかった。　天文の話題にはいつも夢がありますね。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 4 - フラッシュペーパーなど（船橋）　愛知物理サークルで紹介されたフラッシュペーパー、１００枚１００円なら自分で作ろう。硝化綿と同じ処方（通信０４－２号を参照）で、濃硝酸２０ｍｌと濃硫酸４０ｍｌの混酸に、ティッシュペーパーを１枚ずつにして１５分浸ける。これを水洗いして新聞紙の上に広げて自然乾燥する。そして最後に新聞紙に挟んでアイロンを掛けるとでき上がり。　商品と変わらないように一瞬にして燃えました。マジックバタフライ　以前に紹介した商品を、０.５５ｍｍのステンレス線と両面折り紙（ダイソーで入手）で大量生産してくれました。これも本から見事に飛び出します。ホロスペック　穴の空いた紙の間にホロスペック（ケニスの商品　７ｍｍ角に切断する）を挟んで点光源（あるいは夜景の遠くの光源、そして花火もきれい）をのぞくと、「ハートがいっぱい」だったり、「雪の結晶がいっぱい」だったり・・・。光源もクリスマスランプを活用してお値打ちに準備してもらい、楽しめました。また明るい背景に手をかざしてのぞくと、あら不思議、「骨」が見える「透(す)ケルトン」。　どうなっているのかな。虹が薄く見えるので回折格子の一種なのでしょう。後でルーペで観察すると、ドットマトリックス方式の立体視図のような模様が見えました。アニメスコープ　奥谷さんが紹介していたものをすこし改良して、これまた量産してくれました。元絵も６種、いろいろ楽しめます。教材になる元絵ができるとよいですね。ティッシュを使うペーパークロマト（出口）　身近なものだけでできるペーパークロマト。ティッシュペーパーを半分に裂き、それを三つ折りにする。そして端から２、３ｃｍの位置にペンなどでスポットを書く。トレイに水を入れ、スポットの下を１ｃｍほど水に浸け、残りを下敷きなどの上に伸ばす。見る見る色素が展開されて、黒色のインクも赤色と青色に、あるいは、黄色、水色、緑色、紫色に分離したりする。墨汁はさすがに黒一色。油性ペンはもちろん水では展開できない。展開液を焼酎などに変えるのも面白い。　チョークでもきれいにできるというので、スポットをリングにして試してみました。　また、ブラックライトで光らない蛍光ペンがありますが、どの色が分かりますかという質問がありました。答は水色、十分に明るい色なので必要がないようです。下水処理（出口）　かつては工場が汚水や有害物質が問題であったが、対策が進み生活スタイルの変化もあ　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 5 - って、現在では家庭の生活排水の比重（５７％）が高まった。下水道を利用できる人口（２００１年）は名古屋市では９７.６％だが、その他では４０％、愛知県全体では５７.３％になっている。　利用できない家庭では浄化槽を使うが、現在ではトイレだけの単独処理でなく、他の家庭排水を含む合併処理が義務づけられている。他に農業や漁業の集落処理施設もある。　下水は一定のこう配をもつ管きょとポンプ場で処理場に集められる。沈砂池、最初沈殿池を経て、エアレーションタンクで活性汚泥とかき回して処理される（９０％除去）。そして最終沈殿池を通り、水質検査（ＢＯＤ，窒素、リン、ＳＳなど）と消毒をして川に放流される。下水汚泥はタイル、ブロック、堆肥などに利用する（県内では６割）。　雨水の混入、食糧や飼料の輸入による富栄養化、悪質な垂れ流し、上水としての再利用、浄化槽の非定常的利用などの課題も紹介されました。そして次回に活性汚泥を見せてもらうことになりました。これは微生物だけでなく、イトミミズなど肉眼で見える生物も含み、その原型は河口の干潟であると考えられます。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 6 - 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。