UA-119493607-1 過冷却 | らくらく理科教室
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過飽和状態の酢酸ナトリウムに刺激を与えると、一気に結晶となって析出(ブレイク)してきます。その際に熱の発生を伴います。

三水和物:水=25g:10g の割合で調整すると失敗が少ない。この場合は、濃度43-45%になっています。

実験プリント版

「学習項目」①溶解度 ②飽和 ③過冷却 ④発熱反応 ⑤ブレイク
「解説」

  1. 突然結晶が析出してくる

冷凍庫の中で一定時間置いたドリンクをカップに注ごうとしてキャップを外したとたん、突然凍り出してしまうという、いわゆる「過冷却」と同類の現象である。一般に、水に溶解しやすい物質の溶解度は、温度上昇に伴って大きくなるものが多く、溶解度に達した飽和溶液をそのまま冷却していけば、その温度の溶解度に応じた余分な結晶がすぐにでも析出してきそうなものである。しかし、いったん溶解させた物質は、溶解度を超えた状態でもなかなか結晶が…省略…

  1. 熱が発生する

このブレイクによる劇的な結晶析出には、大量の熱の放出が伴う。これは、結晶核の投入によって溜まっていたエネルギーが一気に解放されるイメージに合致するものである。近年、この酢酸ナトリウムを封入し、融解と凝固を繰り返すことで再利用可能となるカイロが販売されるようになった。ビニールの容器内部には、トリガーとなる金属片が入って密封されているだけというシンプルな構造をしている。金属片は、ヘアピンやボタンのように細工され…省略…

CH3COONa + 3H2O = CH3COONa・3H2O + 39.5 kJ

酢酸ナトリウム CH3COONa(過飽和状態の溶液にある) が三水和物になる際に、熱エネルギーを放出するというように説明がなされている。しかし、実験で使用する酢酸ナトリウム三水和物は、加熱によって融解(58℃)し、水分子離脱が起こって…省略…

「動画」結晶核を投下:結晶が一気に成長していく様子

「動画」丸底フラスコ中で立体的な結晶化が観察できる

「画像」フラスコ横から観察すると、立体的に結晶が析出する様子がわかる!

「動画」ブレイクの際に発生する熱を利用した温熱パッドの温度を測ってみた。

「画像」熱で再溶解させる温熱パッドには、ブレイクを起こすトリガーが封入されている。

◇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。


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