　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０８．９　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　事務局：林　正幸　ＭＯＬの会通信０８－９号　今回は岡田、鈴木とし、田中、林まさ、福島、船橋、堀の７名が参加しました。以下に記事はありませんが、福島さんが樟脳の分離にチャレンジしました（次回には改良されて登場するでしょう）。また私（林まさ）が「混合気体を体積で分けることと、圧力で分けること（アボガドロの法則と分圧の法則）」および「気体の平均自由行程」の話をしました。また講座プラン「物質とエネルギー（改訂）」と先進科学塾テキスト「目に見えない気体を科学する」などの資料を提供しました。ダイス・スタッキング（船橋）　今年の科教協大会のナイターで横浜物理サークルの越さんが紹介していた手品（技）を、２日間の特訓で身につけた。逆さにしたコップでダイスを拾って積み上げる。コップが２往復半すると、５つのダイスが積み上がっている！　透明なコップで動きを調べ、秘密が分かった。遠心力を利用している。コップは半円に近い形で動かして、ダイスを壁面に押しつける。しかもコップを傾けて、拾ったダイスは上（底）の方に上げる（ダイスは１ｃｍ以上の大きいものを選ぶ）。この理屈が分かると、技も身に付きやすく、田中さん、岡田さんはすぐできるようになりました。　夏休み明けの授業で紹介すると、生徒が教卓に寄ってくる。放課後には準備室に来て練習を重ね、次々にできるようになる。いやいや、こうすれば生徒は勉強するのですね。　なお道具は東急ハンズでも２０００円ほどで入手できる。水素が水を吸う？（林まさ）　杉山　正明さんに教わり、指定された素焼き容器（一輪差し）を取り寄せ、チューブ付きゴムせんも含めて１０セット準備した。　ひとりが４ｍのチューブの端を水（アンモニア水とフェノールフタレインで着色）に浸け、中央を２ｍ近く持ち上げる。もうひとりが素焼き容器に水素を吹き込み、すかさずゴムせんをする。すると水がスルスルと昇っていく。そして中央を越えようとするので、チューブを押さえて止める。しばらくして指を放すと次第に水が降りてくる。　これは気体の種類によって分子の飛行速度が異なるためである。気体分子運動論によると平均飛行エネルギーは次のようになる。　　　　(１/２)ｍｖ² ×Ｎ＝ (３/２)ＲＴ単位に注意して分子量を含む形にすると　　　　ｖ＝ √(３０００ＲＴ／Ｍ) つまり平均飛行速度は分子量の平方根に反比例する。１５℃として具体的に計算すると　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 1 - 　　水素　　　　　　１８９５［ｍ/ｓ］　　窒素　　　　　　　５０６　　酸素　　　　　　　４７４　　二酸化炭素　　　　４０４水素が際だって速い。素焼きには、気体分子が通過できる小さい孔が無数にある。そして水素が外に出る速さは窒素や酸素が中に入る速さを圧倒し、内部が一時的に減圧になる。　ついでに素焼き容器に二酸化炭素を吹き込んだ場合は、水が下がってチューブ内の空気がポコポコと泡になって抜け出た。さらにあらかじめゴムせんをした状態で容器をレジ袋で包み、二酸化炭素を下方置換すると水面が１０ｃｍ以上上がった。　この実験（通常の形は水素の噴水）、私はじょうごにセロハン膜を貼ったりして試したがうまく行かなかった。どうやら孔の径や長さ（容器の厚さ）などが絡んでいるようである。セットは参加者全員に買ってもらうことができました。ケミカルガーデン（福島）　市立北高科学部の「科学の祭典」への今年の出し物は、以前に紹介された「指紋の検出」と「ケミカルガーデン」。　前者では、蹄状紋、渦状紋、弓状紋、変体紋に分類して統計を取る計画。参考：ＭＯＬの会通信７－１２号　後者では、通常は水ガラス（ケイ酸ナトリウム）水溶液を使うがｐＨが１２と高いので、「原色　化学実験プロセス図説」（黎明書房）に載っているｐＨが９のリン酸水素二ナトリウム水溶液を選んだ。濃度は薄くして１０％でもうまくできる。持ち帰れるように、１００均で入手したかわいい化粧びんにヒモを付け、首から下げられるようにした。使う結晶は色や形、安定性を考慮して、塩化コバルト、塩化銅(Ⅱ)、硫酸銅、硫酸ストロンチウムの４種にし、これをスパチュラで加えてもらう。　水溶液中で結晶が幹や枝を伸ばすのは、水ガラスの場合は結晶表面に不溶性の半透膜が形成されるためであるが、たぶん同じ理由であろう。ゴムボールをつくろう（船橋）　ＭＯＬの会の「科学の祭典」への今年の出し物は、「ゴムボール」と「高吸水性ポリマー」。　ラテックスを４倍（７ｍＬに水３０ｍＬ）に薄めた液と、ポッカ１００レモンを薄めた（４ｍＬに水３５ｍＬ）液を、ジャムなどのびんに注いで振るとボール状になる。これをはしで取り出して水洗いしてから、キッチンタオル（２枚重ね）の上で板で押さえて転がすと、水が抜けてゴムボールになる。参考：ＭＯＬの会通信３－４号むちゃ水をすう粉（こな）（林まさ）　前回は船橋さんの「プランツボール」から始まって、その場で「吸水ビーズ」を使って　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 2 - 実験をし、「科学の祭典」の出し物に決まり、私が準備していました。　その中に「フェノールフタレインを加えた水を吸収するとピンク色になる」というのがあった。塩の加水分解である。　　　　－ＣＯＯＮａ＋Ｈ₂Ｏ ―→ －ＣＯＯＨ＋Ｎａ⁺ ＋ＯＨ^- ところが新しく購入すると（高吸水性ポリマー　ナリカ　Ｐ７０－３７９０－０２）、色が変わらない。説明書にも中性とある。商品の高吸水性ポリマーは（間接的であるにせよ）肌に触れる可能性もあり、中性である必要があるわけだろう。それは多分、カルボン酸ナトリウムとカルボキシ基（－ＣＯＯＨ）の割合が中性になるように重合されている。であれば、緩衝作用があると考えられる。そこでわずかに酢（酢酸）を加えた水にポリマーを加えることにした。これで黄色、緑色という別の色変わり実験ができました。 ①ポリコップに水３０ｍＬ（高さで１ｃｍあまり）を入れて渡す。ポリマー０.１ｇ（見本を見ておおまかに）を入れたスクリューびんを渡し、加えさせる。 ②３ｍｏｌ/Ｌ塩酸（滴下しやすい「プチボトル」に入れる。以下同じ）を１０滴加えて振り混ぜさせる。処理：３ｍｏｌ/Ｌ水酸化ナトリウム８滴を加え、「廃液」用のペットボトルに流し入れ、コップはバケツの水ですすぐ。「廃液」は大量の水を流して捨てる。 ③ポリコップに水３０ｍＬを入れて渡す。ＢＴＢ３滴を加えて振り混ぜさせる。続いて酢１滴を加えて振り混ぜさせる。 ④ポリマー０.１ｇを渡し、加えさせる。 ⑤３ｍｏｌ/Ｌ水酸化ナトリウム３滴を加えて割りばしでかき混ぜさせる（青色に）。処理：新聞紙を入れたレジ袋に捨て、コップはバケツの水ですすぐ。レジ袋は可燃ゴミとして捨てる。　新しい商品は吸水力が数倍高くなっており、粉末状で吸水してもビーズとは言えない。ちなみに滑り台などでおむつの粉が飛散し、それを吸い込んでお腹の調子が狂う場合があるそうです。気体と物質量（堀）　今年の合同県教研のレポーターに決まって、その内容を紹介してもらいました。実験は盛口さんのものを活用します。　チョーク１本、炭酸カルシウム製で１０ｇ（０.１ｍｏｌ）あまり。これを砕いてポリ袋の底に入れ、包み込んで洗濯ばさみで留める。６ｍｏｌ/Ｌ塩酸５０ｍＬほどを注ぎ、空気を抜いて口を絞ってセロテープで固定する。洗濯ばさみを外して反応させ、２.４Ｌの透明プラ容器に入れる。次第に膨らんでちょうど容器一杯になる。　この実験は生徒の実態に合わせて色々に活用できる。チョークの質量を測らせ、量論に基づいて二酸化炭素が何Ｌ発生するか計算させる。それも標準状態における体積か、たとえば１５℃における体積か。あるいは化学反応の生成量は予測でき、それより多くも少なくもないことを納得させることを目指す。さらにポリ袋全体の質量（天びんに載せたときの値）は反応の前後で変わるか。あるいは二酸化炭素を抜いて（口を拡げて）質量を測る　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 3 - とどうか。そして生徒に実験させることもできる。　２２.４Ｌの体積イメージが湧きにくい高校生が多いことも話題になりました。１Ｌの牛乳パックは実感できても、２２.４Ｌはさっぱり検討が付かない！　家庭の湯船より大きいと思う生徒さえいる（これでは１０²³ を理解するなんで夢の世界！）。量概念の形成にも実験が必要なのですね。そこでプラ容器を５００ｍＬ牛乳パックが４つ入るように形を変えて作り直しては（そしてポリ袋もすこし大きくする）、という意見が出ました。　また発生した気体が二酸化炭素であることを、たとえばろうそくの炎が消えることで示しては、という意見も出ました。視覚のトリック（岡田）　学校祭のクラス展示、今年は生徒が錯視にこだわった。すべて大きくした。「首振りドラゴン」「エイムズの部屋」、あと名前が分かりません、見ていると動き出したり回り出したり。　大きくすると世界が変わる。片目で見ると飛び出して立方体になる錯視、そのまわりを歩くと何とも奇妙！　ニュートン別冊「錯視空間図解」が役に立った。ドライアイスの霧（岡田）　「楽しい授業」から。ドライアイスは湯に浸けるのと水に浸けるので、どちらが霧がたくさんできるか。どう考えたらよいだろうか。　温度が高いほど蒸気圧が高く、空気中に水蒸気が出やすい。それが冷やされて湯気（霧）になる。昇華した二酸化炭素が水蒸気を冷やす。気体の二酸化炭素は昇華した時点ではほぼ－７８℃（１ａｔｍにおける昇華温度）で、空気よりはるかに温度が低い。そしてやはり温度が高いほど激しく昇華するので、霧の発生には有利になる。　舞台効果では、ざるに入れたドライアイスを湯に浸けたり出したりする（専用の装置があるそうです）。湯の温度が下がらないようにする。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 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。