2013年5月27日(月) 窒素と硝酸と窒素酸化物

 15族はすでに教えているのだが、液体窒素の実験を暑くなった頃にしようと考え、5月下旬にした。キサントプロテイン反応(木綿と毛糸に濃硝酸を入れて変化を比較)、銅と希硝酸でNOを発生させ、NOとOの反応を実験してもらい、演示実験で、銅と濃硝酸でNOを発生させ、水への溶解、水溶液の液性を見てもらった。
 最後に、褐色環反応(NOの検出)、液体窒素の演示実験をした。大阪科学館ではいつも夏に液体窒素の実験をされているが、生徒が大いに楽しむ、化学に興味がわく実験である。指を一瞬つけたり、テーブルに垂らしたり、花をつけてクシュとしたり、ゴム管をつけて金槌でたたいたり、定番の実験をする。その後、酸素ボンベのOを袋に入れ、試験管と接続し、液体窒素で冷やし、淡青色の液体酸素を作り、(この実験でしか見れないと強調する)そこに火のついた線香を入れる。生徒は液体を見れば水を連想するため、濡れる、火が消える感覚があるようだが、激しく燃える様子を見て、あっ酸素だと気づく。
 また、1991年に大阪大学の入試問題に出て以来、アルミ缶に液体窒素を入れ様子を見る実験を見せている。これもぽたぽた垂れている液体を見ると水と言うものが意外と多い(液体=水の感覚の表れ)。強力な磁石を持っていくと、引っ張られ、液体酸素の落ちるのが曲げられる。不思議さが増す。豆球、電池、コイルをつないだものを作り、電池またはコイルを冷やして明るさがどうなるかの実験を見せたかったが、準備が間に合わず、インターネットで調べておくようにということで終わる。

※実験で用いたプリントpdf  

※参考になるホームページ
 液体窒素で-200℃の世界を体験しよう http://www.mpec.jp/kyoiku/kyouzai/kagaku/body025.html
 液体窒素の44の実験 http://www.eonet.ne.jp/~nakacchi/L-N2.htm

  
アルミ缶に液体窒素を入れると、

アルミ缶の上部は、液体窒素は入っておらず、-196℃まで温度は下がっていない。空気中の水蒸気が冷やされ氷となっている。(霜がついている。)

下部は、アルミニウムは熱伝導性が大きく、外側もほぼ-196℃に冷やされるので、空気中の酸素が液体となり、ポタポタと落ちてくる。

液体酸素に強力な磁石を近づけたときの動画はこちら>>>

液体酸素を作る アルミ缶に液体窒素を入れると
液体酸素が垂れている 強力な磁石を近づけると… ゴム風船やゴムボールにも
液体窒素をかけてみる