酸化・分解における酸素の消費・生成を定量的・定性的に捉える方法の研究

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化学変化(化合や分解)に係わる酸素を定量的・定性的に捉えるための簡単な方法を開発した。身近におきる化学変化で、消費または生成する酸素量を直接捉えることが可能となった。1.ごく簡単な装置を用い、中・高校生でも容易に反応に関係した酸素の体積を測定したり、酸素の存在を確かめたりすることができる。このことは、化学変化の学習の基礎を成す提案となるであろう。2.簡易閉鎖系実験装置(AQIOと命名)を開発した。装置は、大型試験管2本、水槽、ガスバーナー、メスシリンダー、ガラス管、シリコン栓、指示台等といった簡単に入手できるものを加工して製作した。3.この簡易閉鎖系実験装置で化合(スチールウールの酸化)や分解(酸化銀の加熱分解)に係わる酸素を定量した。試料を入れた試験管を加熱し、消費または生成した酸素の体積を水に置き換えて測定するものである。具体的には、加熱により膨張した気体を水上置換法で捕捉し、冷却により逆流した水の体積を測定し、差を求めることで反応に関わった酸素の体積が分かる。(1)鉄(スチールウール)を加熱し、空気中にある酸素と化合するときに使われた酸素の体積を定量することはかなり難しい。しかし、簡易閉鎖系実験装置であるAQIOの装置を用いることで消費された酸素の体積を計量することができる。(2)酸化銀が、加熱分解し発生する酸素の体積を計量することができる。4.1/1,000gまで測定できる電子天秤を用いることで化学反応に係わる物質の質量を、分子・原子量レベルで測定・検証が可能となる。5.ロウソクの炎や線香の燃えさしを用いた定性的な実験を組み込むことで酸素の同定ができる。また、装置内への酸素センサの組み込みによって酸素濃度のモニターが可能となった。