　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０６．１２　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　事務局：林　正幸　ＭＯＬの会通信０６－１２号　今回は伊藤、岡田、鈴木とし、出口、林まさ、船橋、堀の７名でした。冬至前の昼がもっとも短い時期、終わってみるとすっかり夜の帳が降りていました。　下に記事はありませんが、堀さんが、ポカリスエットのビタミンＣが開封後数日しても大して濃度は変化しないと報告してくれました（前０６－９号も参照）。他の還元剤がヨウ素と反応している可能性もありますね。色素増感太陽電池（伊藤）　今年のＳＰＰ（サイエンス・パートナーシップ・プロジェクト）のテーマは「光の正体を探ろう」とし、そのひとつに色素増感太陽電池の製作を選んだ。講師として岐阜大学工学部機能材料工学科（箕浦研）の吉田司助教授を迎え、大同メタル工業の協力を得て行った。箕浦研ではこの太陽電池を「レインボーセル」と名づけて広く紹介している。また大同メタル工業は色素増感太陽電池の教材化を研究し、セットとして発売する予定である。　片側が導電性（テスターで測ると１ｃｍ間隔で１７Ωほど）のガラス板（ＦＴＯガラス基板　３×５ｃｍ）に、赤色のエオシンＹという色素（エオシンは銀塩写真でも増感作用を示す）を加えた硝酸亜鉛水溶液で、陽極を亜鉛にしてめっきすると、エオシンを吸着した酸化亜鉛の被膜ができる（これが負極）。　　　　Ｚｎ²⁺ ＋ＮＯ₃^- ＋２ｅ^- ―→ ＺｎＯ＋ＮＯ₂^- 正極はガラス板に鉛筆で炭素を塗りつけてできあがり。両者を短冊にした両面テープで貼り合わせる。電解液は、非プロトン性の高誘電率溶媒である炭酸プロピレンＣ₄Ｈ₆Ｏ₃ （環状の炭酸エステル）にヨウ素とヨウ化カリウムを溶かし、これを電極間のすき間に浸み込ませるとでき上がり（封入も可能）。　これを４つ直列（１個は約０.５Ｖ）にして電子オルゴールにつなぎ明るい所へ持っていくと、音楽が流れる。うまいのは太陽電池式の電卓につなぐアイデア。元の太陽電池を覆い、電源コードを引き出して使う。電卓で計算ができるのは、電池ができたと納得しやすいでしょう。　原理は光合成の明反応に似ており、エオシンＹが太陽光で電子を励起させ、これを半導体の酸化亜鉛に渡して（伝導帯に入る）負極を形成する。そしてエオシンＹはヨウ化物イオンから電子を奪って元にもどる。正極では、電子が三ヨウ化物イオンと反応してヨウ化物イオンになり、電解液も元にもどる。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 1 - 　　負極　　３Ｉ^- ＋ｈν(エオシンＹ) ―→ Ｉ₃^- ＋２ｅ^-（酸化亜鉛）　　正極　　２ｅ^- ＋Ｉ₃^- ―→ ３Ｉ^- 　一般的に色素増感太陽電池は、酸化チタンＴｉＯ₂ をガラスに焼き付けているが、箕浦研は、電気めっきというもっと簡単で低温でできる方法を開発した。この種の太陽電池は、シリコン製よりエネルギーコストが格段に安い。　私たちにとって、導電性ガラスが高価なことがネックになりそうである。導電性プラスチックや導電紙に置き換えられないか。　ちなみに酸化チタンを使うタイプは、ケニスから「花力発電」という名の教材として既に販売されている（導電性ガラスを含む）。色素にはハイビスカスの花が使われており、かなり自由度はあるようである。　伊藤さん、忙しいでしょうにＳＰＰをうまく取り入れていますね（０５－１２号も参照）。立体周期表　　「エレメンタッチ」の紹介（船橋）　ニュートン１０月号の付録である、立体周期表「エレメンタッチ」のコピーを提供してもらいました（営利目的ではありません）。　この周期表の狙いのひとつは、通常の周期表では端で切れてしまう。そこで２００ｍＬ缶に巻き付けて連続にしよう（ランタノイド、アクチノイドも別表にしない）。もうひとつは、短周期表のメリットを活かそう。具体的には２Ａと２Ｂ族、３Ａと３Ｂ族、４Ａと４Ｂ族を上下に並ぶようにしよう、と言うのである。　なお水素は連続性を確保するため、１７族に位置づけられている。確かに水素は１価の陽イオン（陽子１個）としては存在しにくいが、陰イオンの水素化物イオンにはなる。しかし超高圧下では金属性を示すと予想される（木星）。また１４族にも似ているから難しい。それから典型元素では、１，２族を青色に、１３～１７族を黄色にしている意味がよく分からない（ちなみに水素は青色にしている）。　立体周期表は、仮説社の商品の他に、盛口さんも巻き付け式を提案しています。　他にも、「ミセル」を見せると言うことで、スチロール球を使った洗浄モデルを見せてもらいました。ハイテクごまの分解（鈴木とし）　以前に紹介された回り続ける「ハイテクごま」（０６－６号）、こだわっている鈴木としさんが複数手に入れて、今日は壊してもよいと提供してくれました。　ボタン電池を取り除き、カバーを外すと配線が出てきて、抵抗とＬＥＤと遠心力を利用したスイッチが確認できました。さらに分解するとコードの付いたディスクが出てきまし　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 2 - た。電池をつなぐと中で何かが回転しているようです。これを分解すると、円盤状の磁石と、蝶の羽根のように組み合わせた２つの扁平なコイルが出てきました。コイルは蝶の頭の位置に軸があり偏心しています。そして６つの接点があり、これらは回転によりコイルの電流の向きが変わる仕掛けでしょう。他方で磁石は、鉄粉を振りかけると、４極になっていることが分かりました。ひとつのコイルの大きさは極の大きさの１.５倍ほどです。なるほど原理は直流モーターなんだ。　このモータは携帯電話のマナーモードの振動子であるとの情報があり、それを角運動量保存の法則に乗っかって応用したのですね。　分解過程は鈴木さんがデジカメで記録し、「分解生成物」は愛知物理サークルに提供することになりました。　ちなみに来年（０７年）１０月にはＥＨＣで、林ひろさんが工夫した自走ごまの製作を予定しています。硫黄の原子量（林まさ）　講座プラン「モル単位（物質量）の世界」とそのレポート「原子量とアボガドロ定数を測ろう」（科教協大会レポート）を持ってきました（前回はこちらの資料をこそ持ってくるべきでした）。　講座プランの始まりは原子量を求めていく実験で、酸化マグネシウムの生成からマグネシウムの原子量（０４－１２号を参照）、マグネシウムを酸と反応させて発生する水素から水素の原子量を得ます。続いて今回の硫黄の原子量の測定です。　約２０ｍＬの水を入れた１００ｍＬビーカーの風袋を計り、濃硫酸（９８％）２０滴を加えて、質量増加は０.９３４ｇだった。約２５ｃｍのマグネシウムリボンの質量は０.３００ｇであり、これを硫酸と反応させる。７０℃までくらい加熱して反応をほぼ完結させ、残ったリボンを水洗い、そしてドライヤーで乾燥すると、０.０７８ｇだった。反応したマグネシウムは０.２２２ｇだから、硫酸Ｈ２ＳＯ４の分子量は　　２４.３×(０.９３４×０.９８／０.２２２) ＝１００.２Ｈ２Ｏ４は６６なので　　　　硫黄の原子量は３４となる（今回は天びんが風の影響を受けていた）。　原子量が実感の湧くものになれば、物質量ももうすこし馴染みやすくなるのではないかと思います。講座プラン全体に対しても意見が聞けるとうれしいです。任意のｐＨ溶液の調製（林まさ）　ユニバーサル指示薬の変色を利用して滴定曲線を描く実験において、印刷された色見本では分かりにくいと準備したものである。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 3 - 　０.０２ｍｏｌ/Ｌのリン酸と水酸化ナトリウムの水溶液を調製して、両者の混合比でｐＨが４から１０の領域を一気に確保しようというのである。指定されたｐＨ７はリン酸１０ｍＬに水酸化ナトリウム１４.５５ｍＬであるので、５ｍＬ駒込ピペットで半量ずつを加えてｐＨメーターでチェックすると、ぴったりであった。ずれたときは数滴の溶液を補ってｐＨを再確認する（この操作があるので、混合は駒込ピペットで十分）。　これだけだと簡単に見えるが、０.０２ｍｏｌ/Ｌの水溶液を調製するまでがやや面倒だった。シュウ酸標準溶液をつくることから始まり、水酸化ナトリウム水溶液を滴定して０.１ｍｏｌ/Ｌに加減する。これを５倍に希釈する（いきなり０.０２ｍｏｌ/Ｌは滴定しにくい）。次いで０.１ｍｏｌ/Ｌのリン酸をつくるのだが、第１中和点のｐＨがはっきりしない。理論計算値が４.３、文献値が４.６、実測値が５.２（０.０５ｍｏｌ/Ｌリン酸二水素ナトリウムのｐＨ）と異なるのだ。指示薬が使えず、実測値に基づいてｐＨメーターで滴定し、加減してからさらに５倍に希釈する。　もっとも一度混合比の数値が見つかれば、いちいち滴定などせず、リン酸と水酸化ナトリウムの純度（濃度）を考慮していきなり０.０２ｍｏｌ/Ｌの水溶液を調製しても構わないと思われます。　ちなみにもっと狭い領域の緩衝溶液なら、化学便覧に溶液と混合比が載っています。二酸化窒素アンプルの不思議（岡田）　化学平衡で使っている二酸化窒素のアンプル（実験もしました）で気になることが出てきた。　　　　２ＮＯ₂ ＝Ｎ₂Ｏ₄ ＋Ｑ浅野さんから、冷凍庫で冷やすと一部が青色の液体になるという情報が入った（実際に見せてもらった）。そして化学大事典には、三酸化二窒素Ｎ₂Ｏ₃ は液体では青色とある。四酸化二窒素Ｎ₂Ｏ₄ については調べが付かない。また三酸化二窒素は、一酸化窒素ＮＯと二酸化窒素ＮＯ₂ の混合物であると聞いたことがある。　これについては後でシュライバーの「無機化学」などを調べて、秘密が解けたと思います。四酸化二窒素の液体は無色、とありました。思い返すと、アンプルを氷水で冷やすとすこし液化して、その色は青色ではありませんでした（化学平衡の実験では１０℃くらいの冷水にした方がよいと思います）。そして三酸化二窒素は気体では一酸化窒素と二酸化窒素に解離する、とありました。　　　　Ｎ₂Ｏ₃ ←→ ＮＯ＋ＮＯ₂ そうなんです、アンプルには一酸化窒素も封じ込められているに違いない。この気体は無色ですから、目には見えない。考えてみれば、希硝酸と銅では一酸化窒素が発生するのですから、濃硝酸を使うと完全に二酸化窒素とは言えないでしょう。それに反応と共に硝酸　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 4 - は薄くなります（林まさ）。備考：その後に分かったのですが、浅野さんの情報源はアルケミストの杉山（剛）さんの　　　ホームページで、そこには同じようなことが記述されています。水素の燃焼など（岡田）　水素が燃焼すると水ができるが、水上置換していてはそれが観察できない。そこで乾いた試験管に簡易ボンベから水素を吹き込んで点火する。ところが不思議なことに、水による曇りが、数本のリングとなり縞模様になるのである。出口さんによると、調理中にもそのような縞模様を観察することあるそうです。　ついでにペットボトルに詰めた１２０ｍＬの水素爆鳴気（残りは水）に点火する実験も見せてもらいました。この量になるとさすがに音が大きい。ペットボトルは新しいものを使いましょう。またペットボトルの底を抜いて上にガラス管を付け、下から水素を吹き込んでカラス管に点火する、いわゆる「三徳びん」の実験もしました。簡単に正四面体（岡田）　正四面体が化学で役立つことは言うまでもないが、使い古しの大きい封筒を切って簡単につくることができる。封筒の底の一方の角を、他方の角を頂点としつつ、センターに来るように三角形に折るのがポイント。　その理由はということで、突如幾何学の時間が出現、あれこれ考えを出し合う中で、答が見つかりました。それにしてもうまいアイデア。　他にも、青梅の塩漬けが変化する様子を８日間８枚の写真に記録したこと、理解しにくい生徒がいる中で「イオンカード」を使い始めたことなども紹介されました。食品は燃える（出口）　愛知環境カウンセラー協会（ＮＰＯ）の講座「環境中の化学物質のお話」で「実験：燃えよ！○○」というテーマで行った実験。　小さいペイント皿にサラダ油とバターを入れ、画びょうに短くしたマッチの軸を刺して芯を立て、火を着ける。サラダ油の方は小さな炎を形成して燃えた。バターの方は気温が低いことが影響してか、微妙であった。　燃焼には、燃えるもの、高い温度、空気（酸素）が必要。食品は燃えるものに当たる。ちなみに食品の発熱量は食品成分表で調べた。これからのエネルギー資源としてはバイオにも目を向けていこう。　ピーナッツの燃焼も話題に上り、次回は角砂糖を炭酸塩を触媒にして燃やしてみることになりました。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 5 - 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。