水素爆発

水素は爆発的に燃焼する条件が広く、取り扱いに注意を要する気体です。空気との混合割合で、水素が4～75%含まれていると、激しい燃焼反応が起こります。ここでは、水素爆発を演示実験として、比較的安全に実施する方法を紹介しています。

「動画1」ペットボトルをスタンドに固定するパターン

「動画2」スローあり

□この空気と水素の混合割合は爆発範囲(または爆発限界)に該当します。

「動画3」実践記録：菓子筒を用いて

□ストロー内部に空気が残っていると手元で爆発してしまい危険です。空気を完全に抜いてから(1秒程度)点火します。

「解　説」

水素は軽いので上方のストローから外に出ていこうとします。ここに点火すると水素の純度はまだ高いのでメラメラと橙色の炎を出して燃えているのが観察できます。次第に、下方から空気(酸素)がPET内に入り込み、いずれ水素の燃焼範囲に達してしまいます。動画では、燃焼範囲に入りそうになると「ギュー」っという特徴的な音がすることにも注目です。直後に激しい燃焼反応が爆音とともに起こるのです。点火から爆発するまでタイムラグがあるので、まるで時限爆弾のようでもありますが、取り扱いには十分注意する必要があります。

学校事故の報告では、ガラス容器内に空気か残っている状態で発生してきた気体(誘導管の先など)に点火して爆発したということが多いようです。発生してきた気体は水素と空気の混合気体であることに注意が必要です。

なお、水素の気体分子としての運動速度は極めて大きく(1692 m/s)、非常に拡散しやすい気体です。比較的分子量の小さなアンモニアの583 m/s、窒素の454 m/s、酸素の425 m/sと比較しても、その速度の大きさはずば抜けています。

◇このブログで発信する情報は、取扱いに注意を要する内容を含んでおり、実験材料・操作、解説の一部を非公開にしてあります。操作に一定のスキル・環境を要しますので、記事や映像を見ただけで実験を行うことは絶対(！)にしないで下さい。詳細は、次の３書(管理者の単著作物)でも扱っているものが多いので参考にして下さい。