光るタクアン

タクアンに電気を流すとまるで電球のように光り輝き始めます。ブーンという音とすごい煙が出て迫力があります。

「解　説」※注意を要する実験です！

１．アーク放電による光：タクアンから放出される光は、熱によって炭化した組織がアーク放電を起こしたことによるルミネッセンスです。電気が流れると熱によってタクアンの電極付近の組織が過熱して、どんどん水分が失われて炭化が進みます。生成した炭素は電流を通しますが、形状が大きく変化してところどころでうんと接触が小さい部分ができやすくなります。スイッチが入ったり切れたりすると小さなエリアに大きな電流が流れて熱が発生し、炭素の一部が蒸発しやすくなるのです。回路としては、ほぼ絶縁状態ではあるのですが、大きな電圧がかかるとその間に電子が加速されて移動するという現象が起こります。その電子が、電極間にわずかに存在する粒子に衝突するとイオンの生成と消失が繰り返され、その過程で余剰のエネルギーが光となって観察されるというものです。特に、アーク放電の場合は、その接触部分が狭いというのが特徴でより連続的な放電が起こるとされています。同様な実験で、海外では「光るピクルス(electric pickle)」というのも知られていますが、ピクルスは、外皮が緑色なので光がやや弱く見えるようです。なお、光が黄色～橙色なのは、タクアン組織の中にある食塩のナトリウムが、アーク放電で励起されて光るD線(約589nm)によるものです。

２．19世紀の電灯「アーク灯」：実はエジソンの白熱電球よりも以前に、この原理がアーク灯(carbon arc lamp)として実用化されていました。白熱した強い光が特徴でしたが、熱損失が大きく照明としての効率は悪いもので、炭素電極の先端部の消耗が激しいため、発光を維持するには電極間の距離を調整することも必要でした。「エレクトリック・キャンドル」と呼ばれる装置も開発され、街路灯として一時代を築ききましたが、家庭用に使用されるにはあまりに光が強過ぎ、寿命も短く電源装置も高価であったことなどからその後急速に衰退していきました。その後、照明技術はエジソンの白熱球に引き継がれ、目覚ましい進展を遂げます。なお、アーク灯の基本技術は、ガラス管の中に水銀蒸気を封じ込めた水銀灯やナトリウムランプ、メタルハライド放電灯、そして現在の蛍光管ランプなどに引き継がれています。

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「実験タイトル」タクアンが光る

「サブタイトル」もう、タクアンだ！

「キーワード」イオン　電解質　炭素　アーク放電

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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、解説の一部を非公開にしてあります。操作には一定のスキル・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。

◇著書(単著)：『サクッと！化学実験(dZERO)』『高校教師が教える化学実験室』『実験マニア(亜紀書房)』