　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０６．９　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　事務局：林　正幸　ＭＯＬの会通信０６－９号　今回は岡田、尾張部、河合、鈴木とし、出口、林まさ、船橋、堀の８名でした。始めに、近づいている科学の祭典の最終打ち合わせもしました。ｐＨと化学反応（林まさ）　講座プラン「酸と塩基」の原案がほぼできて、特徴的な２つの実験を紹介しました。　ｐＨという数値は、水素イオンのモル濃度が２倍、３倍となることではなく、モル濃度の桁が２倍、３倍となることに注目して定義される。反応速度は別として、化学ではそれによって目に見える変化が現れる。その意味を確かめる実験である。　１ｍｏｌ/Ｌの塩酸と水酸化ナトリウムを使って、ｐＨが０，２，４，７（これは水道水），１０，１２，１４の水溶液を準備し、試験管に１／３ずつ入れる。これに０.０１ｍｏｌ/Ｌ過マンガン酸カリウム１ｍＬずつを加える。続いて２％チオ硫酸ナトリウムを１ｍＬずつ加える。すると次のように変化した。　　ｐＨ　０：無色になり、やがて白色に濁る　　　　　２：無色になる　　　　　４：褐色に濁り、一部が沈でんになる　　　　　７：　　　　同上　　　　１０：　　　　同上　　　　１２：　　　　同上　　　　１４：緑色になる　過マンガン酸カリウムとチオ硫酸ナトリウムは酸化還元反応をする。過マンガン酸カリウムは、含まれる過マンガン酸イオンＭｎＯ₄^- が赤紫色である。そしてｐＨが０や２の酸性では、ほぼ無色の２価のマンガンイオンＭｎ²⁺ に変化する。ｐＨが４から１２の中性およびそれに近い領域では、褐色の酸化マンガン(Ⅳ) ＭｎＯ₂ に変化し、これは水に溶けにくい。ｐＨが１４の塩基性では、緑色のマンガン酸イオンＭｎＯ₄^2- に変化する。これに対応してチオ硫酸ナトリウムに含まれるチオ硫酸イオンＳ₂Ｏ₃^2- はジチオン酸イオンＳ₄Ｏ₆^2- に変化する。さらにこれとは別にチオ硫酸ナトリウムは、酸性では硫黄が生成する反応も起こる。硫黄の微粒子は白色である。　　　　Ｎａ₂Ｓ₂Ｏ₃ ＋２ＨＣｌ ―→ ２ＮａＣｌ＋Ｈ₂ＳＯ₃ ＋Ｓただし過マンガン酸カリウムがあるので、亜硫酸は硫酸になるはずである。なお温度が低いためにこの反応は起こりにくかった。冬場は５％の水溶液を使うべきである。　同様に、３５％過酸化水素水１ｍＬずつを加えると、ｐＨ１４ではすこし酸素が発生した。これから過酸化水素は、塩基性では分解しやすいことが分かる。消毒薬のオキシフル　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 1 - （３％過酸化水素）は、リン酸を加えて分解を防ぐ。　続いて大根の汁１ｍＬずつを加えると、ｐＨが４から１２の水溶液で酸素がよく発生した。ｐＨ１４の水溶液の泡の発生状態は変わらなかった。生物の体内には活性酸素を分解するためのカタラーゼという酵素がある。実験では、カタラーゼはｐＨ４から１２で酵素活性を示した。水素イオンのやり取り（林まさ）　ブレンステッドの定義では酸と塩基は水素イオンのやり取りをする。強い（水素イオンを失いやすい）順に酸を上から並べて水素イオン得失表をつくった。　　　　　　　　　　　　水素イオン得失表　　　　　酸　　　　　　　　　　（共役）塩基　　　　　　　　　ｐＫ　①　　ＨＣｌ　　　　　 ←→ Ｈ⁺ ＋Ｃｌ^-　　　　　　　　　－７.０　②　　Ｈ₂ＳＯ₄　　　　 ←→ Ｈ⁺ ＋ＨＳＯ₄^-　　　　　　　　－５.２　③　　Ｈ₃Ｏ⁺　　　　　 ←→ Ｈ⁺ ＋Ｈ₂Ｏ　　　　　　　　　－１.７　④　　ＨＮＯ₃　　　　　←→ Ｈ⁺ ＋ＮＯ₃^-　　　　　　　　　－１.４　⑤　　ＨＳＯ₄^-　　　　 ←→ Ｈ⁺ ＋ＳＯ₄^2-　　　　　　　　　１.９　⑥　　Ｈ₃ＰＯ₄　　　　 ←→ Ｈ⁺ ＋Ｈ₂ＰＯ₄^-　　　　　　　　２.２　⑦　　ＣＨ₃ＣＯＯＨ　　←→ Ｈ⁺ ＋ＣＨ₃ＣＯＯ^-　　　　　　　４.８　⑧　　Ｈ₂ＣＯ₃　　　　 ←→ Ｈ⁺ ＋ＨＣＯ₃^-　　　　　　　　　６.４　⑨　　Ｈ₂Ｓ　　　　　　←→ Ｈ⁺ ＋ＨＳ^-　　　　　　　　　　７.０　⑩　　Ｈ₂ＰＯ₄^-　　　　←→ Ｈ⁺ ＋ＨＰＯ₄^2-　　　　　　　　７.２　⑪　　ＮＨ₄⁺　　　　　 ←→ Ｈ⁺ ＋ＮＨ₃　　　　　　　　　　９.２　⑫　　ＨＣＯ₃^-　　　　 ←→ Ｈ⁺ ＋ＣＯ₃^2-　　　　　　　　１０.２　⑬　　ＨＰＯ₄^2-　　　　←→ Ｈ⁺ ＋ＰＯ₄^3-　　　　　　　　１２.４　⑭　　ＨＳ^-　　　　　　←→ Ｈ⁺ ＋Ｓ^2-　　　　　　　　　　１４.０　⑮　　Ｈ₂Ｏ　　　　　　←→ Ｈ⁺ ＋ＯＨ^-　　　　　　　　　１５.７右辺には（共役）塩基が並び、下ほど水素イオンを得やすい。この表で酸と塩基を結ぶと、右下がりの斜線になればその反応は起こりやすい。右上がりなら起こりにくい。　酢酸ナトリウム、希塩酸、両者の混合物をシャーレで観察すると、混合物ははっきりと酢酸のにおいがした。ちなみに塩酸の中の酸はオキソニウムイオンである。　　　　ＣＨ₃ＣＯＯ^- ＋Ｈ₃Ｏ⁺ ―→ ＣＨ₃ＣＯＯＨ＋Ｈ₂Ｏ　リン酸二水素ナトリウムとリン酸ナトリウムに、それぞれ塩化アンモニウムを混ぜて加熱すると、リン酸ナトリウムの方のみがアンモニアを発生し、においと共にユニバーサル試験紙でも確認できた。　　　　ＮＨ₄⁺ ＋ＰＯ₄^3- ―→ ＮＨ₃ ＋ＨＰＯ₄^2- アンモニウムイオンとリン酸二水素イオンＨ₂ＰＯ₄^- では右上がりの斜線になる。　二本の試験管で硫化ナトリウムを水に溶かし、それぞれ希リン酸とリン酸水素二ナトリウムを加えると、希リン酸の方のみが硫化水素を発生した。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 2 - 　リン酸Ｈ₃ＰＯ₄ もリン酸水素イオンＨＰＯ₄^2- も、硫化物イオンＳ^2- を硫化水素イオンＨＳ^- にするが、これを硫化水素Ｈ₂Ｓにするのはリン酸でないとできない。　ちなみに酢酸が生成する実験は、においだけでなくたとえば試験紙による確認もできるようにしたらという意見があり、希硫酸で試してみました。ｐＨ測定（岡田）　次のｐＨを計測することで、純水と水道水、強酸と弱酸、塩の加水分解などについて考えさせる。・水道水、純水・塩酸、酢酸、水酸化ナトリウム、アンモニア水（すべて０.１ｍｏｌ/Ｌ）・塩化ナトリウム、塩化アンモニウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム　酢酸ナトリウム（すべて０.１ｍｏｌ/Ｌ）使うのは万能ｐＨ試験紙とｐＨ試験紙セット、そしてｐＨメーター（ＩＳＦＥＴ、ＫＳ７０１）である。試験紙の方は、万能試験紙でレンジを選んで個別の試験紙を使う。　実験を混乱なくかつ時間内に終わらせるために、Ｂ４の記録用紙を準備した。そして色分けした滴下容器を準備し、これを記録用紙に載せ、計測した試験紙も載せられるように工夫した（実習教諭の応援あり）。　いま困っているのは、水道水のｐＨが試験紙では５.５くらい、メーターでは７くらいとずれることである。　教材への強い思い入れがあるからこそ、ここまで準備して取り組むのですね。感服です。中性付近のｐＨの計測は、わずかな影響が現れやすく難しいですね。たぶん試験紙の計測の方に問題があるのではないでしょうか。「原子写真カード」、授業通信など（河合）　「原子写真カード」（仮説社で販売）は、実物の写真と、原子半径、イオン半径（陽イオンのみ）、最外殻電子配置が載ったカードで、周期表などいろいろな使い道がある。　ニュートン１０月号の付録 ”The Periodic Table in Earth & Sky”はその元素を含む鉱物の写真と気体の写真が載っている。すべて英語だが、使えそうである。　カーマで２０００円の赤外線温度計を手に入れた。測定範囲は－３３～１８０℃で、この価格なら生徒実験にも提供できる。寒剤の温度も測った。　月２回「だがしかし通信（駄菓子菓子研究室）」という授業通信を出している（最近「たのドン通信」と改名した）。テーマ（林が適当に書いた）は・卵を立てる・新暦の七夕・旭山動物園・野菜の断層写真・アイスクリームが売れ出す温度・ヒエの生きるチエ　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 3 - ・北海道の米作・スイカの成長速度・転職の意味・君子方式の絵次は電子レンジを考えている。　内容の多様さに驚きました。そして最後の「ボク」のコメントが決まっていますね。自由な発想が培われます。　他にも分子模型にコメント付けて展示したりしているそうです。光ファイバー、エアロソアラなど（船橋）　残り少なくなってきた色モール付きスチロール球で、大きな金属の柔軟性を納得させる模型をつくた。面心と体心、体心は串刺しにした。　インターネットを光に変えた。１本の光ファイバーは直径が０.２５ｍｍ、折れるのを防ぐため２本の補強コードに挟まれている。曲げるにはほどよくＲをつける必要がある。上りが１３１７、下りが１５５０ｎｍの赤外線を使っている。情報は空いている回線を見つけて送る。もらったファイバーにレーザー光を当てても通らない。　家庭からのファイバーはどのような装置に接ながっているのかな。パケット通信だから、情報のかたまりに個人の識別番号が名札のように付いている。ファイバーの先端はどのように処理するのだろう。　Ｔｏｍｙが販売しているエアロソアラというフェザープレンを２０００円で入手した。自重わずかに３.５ｇ、数分充電すると３０秒ほど飛行する。赤外リモコンで操縦できる。発泡スチロールの機体に、モーター、基板、コイル（電磁石）などが埋め込まれている。すごいミクロな技術である。ちなみにメイドインチャイナ。　次はトランプのカード当てと、ペットボトルの底から５０円玉を中に入れる手品。これらは授業に欠かせない技。カード当てには数学の論理が使われている。５０円玉は栓と口の間に挟んでおく。今度はアクエリアス（堀）　１年前に岡田さんがポカリスエットに含まれるビタミンＣをイソジンで調べる実験を紹介しました（通信０５－９号）。アルミ缶と粉末が、ペットボトルや赤ちゃん用に比べて５０倍ほども多く検出されました。　今度はアクエリアスで調べてみた。ところがボトル缶がペットボトルよりいくらか多い程度だった。　ポカリスエットの缶入りはあまり見かけない。薬局などで売っている。ひょっとして医療用だろうか（そのためにビタミンＣが多い？）。酸欠、特定化学物質について（出口）　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 4 - 　労働安全衛生法の酸素欠乏症等防止規則では、酸欠と硫化水素の規制をする。酸素欠乏等とは酸素濃度が１８％未満の状態、または硫化水素が１０ｐｐｍを越える状態を指す。昔は検知管が主流だったが、今はセンサー付の測定器を用いることが多い。酸欠の気体は偏って存在するため、縦方向と横方向を、それぞれまんべんなく測定して確認しなくてはならない。硫化水素は薄ければ特有の匂いがするが、高濃度過ぎると鼻が麻痺して匂いを感じなくなってしまうので、入室・入坑するときは安全性を十分確認する。換気には新鮮な空気を用いる。場所によっては排風機等を用いて、強制的に換気を行う。純酸素は中毒や思わぬところで酸化反応を促進させる危険性があるため使用してはならない。　法律に定める危険場所は次のようである。１　上層に不透水層がある砂れき層、第一鉄塩類または第一マンガン塩類を含む地層、メタン、エタン、またはブタンを含有する地層、炭酸水を湧出する地層、腐泥層２　使用されていない井戸３　暗きょ、マンホール、ピット４　密閉された鉄製ボイラー、タンク、反応塔、船倉５　石炭、亜炭、硫化鉱、鋼材、くず鉄、原木、チップ、乾性油、魚油を入れてあるタンクなど６　略７　穀物や飼料の貯蔵、果菜の熟成、種子の発芽、きのこ類の栽培のためのサイロ、むろ、倉庫など８　しょうゆ、酒類、もろみ、酵母を入れてあるタンクなど９　し尿、腐泥、汚水、パルプ液を入れてあるタンクなど１０　ドライアイスの冷凍庫、水セメントのあく抜きを行っている冷凍庫など１１　ヘリウム、アルゴン、窒素、フロン、炭酸ガスのボンベ、タンク、反応塔、船倉　経験上、金属部分がさびやすい場所は、硫化水素が発生していることが多い（さびの原因が別の要因の場合もある）。微生物の酸素消費量は格段に大きい。酸欠は、一呼吸で即死する場合がある。また、意識不明にならなくても、気がついた時には自力での脱出は不可能となり、結果的に死に至るダメージを受けることが多い。単独での救出は危険である。あわてて助けに入り、一緒に被災してしまって逆に救出が遅れる事故も多い。　温泉地での硫化水素による中毒死も話題になりました。ちなみにこの種の技能講習のテキストは、中央労働災害防止協会のホームページの「図書」の中の技能講習関係テキスト等　　　　http://www.jisha.or.jp/order/tosho/index.php?mode=list&use_id=2 に紹介されていて、注文もできるようになっています。　特定化学物質は第１類から第３類まである。高校化学などで身近なものを上げると　　第１類（７種）　　　塩素化ビフェニル（ＰＣＢ）　　第２類（３５種）　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 5 - 　　　アクリロニトリル、アルキル水銀化合物、エチレンオキシド、塩化ビニル、塩素、　　　オーラミン、カドミウムおよびその化合物、クロム酸およびその塩、五酸化バナジ　　　ウム、コールタール、シアン化カリウム、重クロム酸およびその塩、水銀およびそ　　　の無機化合物、フッ化水素、ベンゼン、マンガンおよびその化合物、硫化水素　　第３類（９種）　　　アンモニア、一酸化炭素、塩化水素、硝酸、二酸化硫黄、フェノール、ホルムアル　　　デヒド、硫酸　この他に毒物・劇物、有機溶剤、鉛などの規制がある。備考：アスベストは他の化学物質に比べて極めて毒性が強いという理由から、今年から、　　　特定化学物質ではなく「アスベスト」として別途規制された。　各試薬のＭＳＤＳは、各試薬メーカーに問い合わせれば入手可能である。試薬のラベルに毒物や労働安全衛生による有害物質等の記載があるものは、入手して、取り扱い法を確認するのがよい。　調べてみると、ＭＳＤＳは ”Material Safety Data Sheet”で「化学物質等安全性データシート」などと訳されます。取扱者に化学物質を安全に取り扱うための情報をきちんと伝えていく活動として作成されています。　化学の教師もこの分野に無関心ではいられないですね。　なお、「ぶるぶるねずみ」と「くるっぴー」というおもちゃの紹介もありました。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 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。