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実験クラブは、いろいろと、身の回りのことにTRYすることをしてゆきます。

実験D.BHEADLINE

テーマ『ドライアイスって?』

 

目的:
  ドライアイスはよく見かけるが、その性質を実験を通して体感しながら確認する。


注意:
・容器は絶対密閉しない。:700倍以上の膨張
・ドライアイスを地下室などの密室では絶対使用しない。:二酸化炭素中毒
・ドライアイスを室内で使用する場合は、窓を開け、充分に換気を行う。
・ドライアイスを車中に持ち込む場合は必ず後部トランクに入れる。車室内だと酸欠を起こし危険。
・ドライアイスを直接手で触れたり、口に入れない。:凍傷のおそれ
・ドライアイスを割って使うときは、布か包装紙の上から割る。破片が目に入ると危険。
・ドライアイスは小さな子供の手の届かない場所に保管する。誤飲等の危険あり。


概要:
① 温度は?
 どの程度の冷たさかを温度計で測る
 自前のデジタル温度計はマイナス50まで。マイナス78.5で昇華。
② 煙の正体は?
 重いのか?
 燃えるのか?
 酸性?アルカリ性?(二酸化炭素の性質)
 体積は増えるのか?



準備:
 特にはない。

備品:
① ドライアイス塊:1  「やまね」で1kg 400円 
② 発泡スチロールケース(ドライアイス保管用):1
③ 軍手:各グループ1 子供用?
④ 牛乳パック:ひとり1
⑤ ストロー:一人1本
⑥ デジタル温度計:1
⑦ ローズマリー紅茶:1
⑧ 線香:各グループ1本
⑨ ライター:1
⑩ シャボン液:各グループ50ml(中性洗剤、シロップで強いシャボン玉?)
⑪ 紙コップ(シャボン液用):各グループ4個
⑫ 透明プラスチックコップ(酸アルカリ判定用):各グループ3個
⑬ 大きな透明容器(シャボン玉観察用):1
⑭ アルミ箔:容器の底に敷く
⑮ お湯:ポット 1L 使わなくともよい。
⑯ 新聞紙:数枚(容器の下に敷く)
⑰ レモン液:1
⑱ 割りばし(攪拌用):1 ストローで代用?
⑲ ビニール袋:各グループ1


進め方:
1. さて、ドライアイスといえばどのようなことを思い浮かべますか?
  冷たい、アイス、煙??????
2. ドライアイスの性質について、今日は、調べてゆきましょう。まず、注意があります。
  部屋の換気をしておきます。
  素手で触ると凍傷というやけどになります。
  口に入れてはいけません。
3. まず、ドライアイスの温度を測ってみましょう。ここに家庭用のデジタル温度計があります。マイナス50度まで測れますが、どうでしょうか? 紙コップにドライアイスのかけらを入れて、測ります。→デジタル温度計ではマイナス43.3以降LO表示で限界。マイナス78.5になる) *デジタル温度計の金属の針がドライアイスに触れると振動することがある。




4. さて、つぎに大きな透明容器にシャボン玉を吹き入れてみましょう。シャボン玉は底に着いて落ちます。紙コップに中性洗剤を水で薄めたシャボン液とストローを用意。




5. さて、つぎに大きな透明容器にドライアイスを入れます。数分、待ってから、そこにシャボン玉を吹き入れてみます。先の時と違い、シャボン玉が底に着かずに浮いています。なぜでしょうか?(シャボン玉は、うまく吹き入れないと、割れたりする。シャボン液をシロップを混ぜる?)




6. 底まで下りない何かが邪魔をしているということです。それがドライアイスが昇華して二酸化炭素という空気より重いガスがあるからです。




7. ここでわかったのは、ドライアイスが固体から気体になる(昇華)と、空気より重く、下にたまるということ。
8. 火のついたろうそくをこの透明容器の中に静かにおろしてみましょう。どうなるでしょうか?爆発する? 花火のようになる?また、線香でもやってみましょう。




9. 火が消えましたね。どうしてでしょうか?
10. 火が燃えるには、空気(酸素)が必要です。二酸化炭素の気体は、空気より重く燃えません。そのため、底には空気がなく、見えませんが、二酸化炭素の気体があり、火が消えてしまいます。
11. ここでわかったことは、二酸化炭素の気体は、燃えないということ。
12. さて、二酸化炭素は、梅干しのようなすっぱい酸性なのでしょうか? ここに透明コップに半分、水を入れます。ここに紫色の紅茶があります。ひとつまみ、葉を入れて、1分ほど待つと、紫色になります(紅茶の葉は取り出します)。これはアントシアニンというものです。3つのコップに分けます。一つにレモン液を入れてみます。色がピンク色になりました。これは、酸性の物と混じると、ピンクや黄色になります。







13. ドライアイスの入った先の容器の見えない気体を紙コップですくって、紫紅茶のコップに注ぎ込んでみてください。少し、コップをゆすってみます。色はどうなりましたか?(ドライアイスを直接投げ入れてもよいが、見えない二酸化炭素の気体を実感する)





14. 紫色の紅茶はピンクになると、酸っぱい酸性ということがわかります。これは、二酸化炭素が紅茶と反応してレモンと同じような色になったので、酸性といえます。ドライアイスをなめてはいけません。舌が低温やけどしてしまいます。また、くっついてしまいます!
15. さて、ビニール袋に水を少し、入れます。ドライアイスのかけらを入れます。すると、水と反応して煙が出てきます。ビニール袋の口を手でつぼめてみましょう。ビニール袋が膨らんでゆきます。そのままでは破裂するので手を緩めましょう。再び、口をつぼめてみましょう。膨張することを体験してください。
ドライアイスが気体になると750倍以上になります。よって、ビンや密閉された容器に入れてはいけません。




16. みなさんは牛乳パックを持ってきましたね。これを使ってみましょう。まず、水約100mlを注ぎ入れます。次に小ぶりのドライアイスを入れます。(大きなドライアイスだと、吹き出しの勢いが強すぎる)
17. シャボン液を付けたストローを牛乳パックの口にはさむようにして入れて、二酸化炭素の気体でシャボン玉を作ります。シャボン玉の様子はどうですか?






18. ここでわかったことは、固体から気体になると、体積が増える。750倍ほど。また、シャボン玉の膜がドライアイスによって冷やされて粘性(粘り気)が増し、表面張力が大きくなるため。普通にシャボン玉を作った時は、少しは空中に浮くが、ドライアイスで膨らませたシャボン玉は、重いので机の上を転がる?。
19. 最後に、シャボン液の紙コップにドライアイスを入れてみましょう。口は開いたままです。どうなりましたか? (紙コップの下に新聞紙を敷いておく)
いっぱい、泡ができて、泡がはじけると煙の輪ができませんか?



20. さて、今日のまとめです。
 ドライアイスは、マイナス79度にもなる。
 ドライアイスは、二酸化炭素の塊で、氷のように固体から液体にならず、固体から気体になってしまう。(昇華)
 二酸化炭素の気体は、空気より重い。燃えない。
 二酸化炭素の気体は、酸性。
 750倍以上に膨張する。
21. ドライアイスの使い方は、今日の実験での性質を利用にて、世の中で使われています。調べてみてください。















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