水素爆発

水素が爆発的に燃焼する条件は広く(爆発範囲：4～75%)、取り扱いに注意を要する気体です。比較的安全に水素爆発の演示実験としてPETボトルとストローを用いた実践例を紹介しています。

「動　画」実践記録：菓子筒を用いて

「動画」ペットボトルを固定するパターン

「動画」紙の菓子筒を用いたパターン

「動画」ペットボトルをスタンドに固定しないパターン

軽い水素は上方のストローから外に出ていこうとします。ここで点火すると水素の純度はまだ高いのでメラメラと燃えるのみです。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。そこで激しい燃焼反応が爆音とともに起こるわけです。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。学校事故で多く報告されていることですが、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あります。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。

「画　像」まるでロケット噴射のよう

化学基礎実験NOTE_学生実験用

「表　題」注意を要する基礎実験＿可燃性物質①水素の取り扱い

「目　的」単体の水素が燃焼して化合物が生成する反応について、条件によってその反応の速度が大きく変わるケースを考える。

「実験理論」

• [単体　]である水素と酸素が[化合　]すると水となる。ただし、水素と酸素をそのまま混合して保っていても反応は起こらない。ライターで点火することで、一部の粒子が反応を開始し発生した[熱　]がまた別の粒子の反応に利用されて化学反応が進行していく。
• 水素のような可燃性気体を酸素と一定の割合で混合した気体に点火すると、爆発的な反応が進行する。この混合範囲のことを、[燃焼　](または爆発)範囲という。水素の燃焼範囲は、[4　]～75％であり、その範囲が広いため爆発しやすい危険な気体であるといえる。

「準　備」

紙製菓子筒　ストロー(約5㎝)　ハサミ(または千枚通し)　テープ　水素ガスボンベ　ライター

「操　作」

• 紙製菓子筒の上部にストロー(約5㎝)がようやく入る程度の穴をハサミ(または千枚通し)を使って空け、ストローをテープで固定する。
• 菓子箱の下部(机面から約3㎝)にも、ガスボンベノズルが入る程度の穴を空ける。
• 水素ガスボンベを2秒間だけ注入する。(注入のしかた注意！)
• ライターでストロー先に移動してきた水素に点火する。

「注　意」

• 大きな音がする場合があるので、イヤホンか湿らせたティッシュペーパーで耳を塞ぐとよい。
• ガスを入れたら時間をあけずに点火すること。

「動　画」授業での実践記録

 

「観察・結果」

• 実験装置図説
• 操作～結果：ライターでストロー先に点火～反応の様子など

「考　察」

• ストロー先端に着火した際の様子からわかることは何か。
• 時間をおいてから反応の様子からわかることは何か。また、このような可燃性気体の燃焼の実験において留意すべきことは何か、説明しなさい。(管理者の単著作物)でも扱っているものがありますので参考になさってください。

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◇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ありますので参考になさってください。