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有機化学実験（1）−脂肪族炭化水素の性質

アスタチン

1．目的

メタンやアセチレンを捕集し、その性質を確認する。

2．使用器具・薬品

試験管、気体誘導管、水槽、蒸発皿、ピンセット、薬さじ、ゴム栓
無水酢酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、カーバイト、ヘキサン、臭素水、0.01mol/L硫酸酸性過マンガン酸カリウム水溶液、フェノールフタレイン水溶液

3．事前準備

（1）無水酢酸ナトリウム
酢酸ナトリウム五水和物を加熱し、水和水を飛ばす。
蒸発皿に適量とり、ガスバーナーで加熱する。
冷めたら、乳鉢ですりつぶしておくと良い。

（2）カーバイト
なるべく乾燥した日に、ハンマーを用いて砕いておく。
できれば、外で、アスファルトやコンクリートの上に新聞紙などを敷いて行う。
塩基性なので、風向きを確認し、粉末や破片を皮膚につけないように注意。
保護メガネつけることをお勧めする。
割と固いので、結構大きな音がする。事前に周囲の人に話しておくと良い。
保管はデシケーターが望ましい。
翌年まで持つこともあるが、あまり期待しない方が良い。

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（3）0.01mol/L硫酸酸性過マンガン酸カリウム水溶液
0.01mol/L過マンガン酸カリウム水溶液に3〜6mol/L硫酸を適量加える。
色々な割合があるが、この実験の場合はそう厳密でなくても大丈夫だったような。
数日で無色になることがあるので、使用直前に必ず状態を確認する。

（4）臭素水
原液のままだと、置換反応がわかりにくい時もある。
最近は、2倍程度に希釈している。
褐色びんに保管。
気管に刺激を受けるので、希釈する際はドラフト内で作業する。
数日で無色になってしまうので、使用直前に希釈し、実験前は必ず状態を確認する。

4．操作−メタンの捕集

（1）無水酢酸ナトリウムと水酸化ナトリウムを乾いた試験管に入れ、よく混合する。

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（2）水上置換で、メタンを捕集する。

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気体誘導管を水から出してから、火を消す。
逆にすると試験管内が減圧し、水槽の水が逆流して危険なので注意。

5．操作−アセチレンの捕集

（1）アルミホイルでカーバイトを包み、数カ所穴を開ける。

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（2）水槽に沈めて、アセチレンを捕集する。

（3）捕集終了後の水槽にフェノールフタレイン溶液を垂らすと、赤く呈色する。

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カーバイト入りのアルミホイルは、そのままだと臭いので、回収する。
私は、ドラフトに水を入れたビーカーを置いている。
まだアセチレンを発生させる場合は、実験中の他の班へあげることも。
うまくいかない班もあるので、アルミホイルやカーバイトは多めに準備しておく。
生徒にも、気体が発生しなくなったら、新しいものに交換するように指示している。（時間がもったいない）

6．操作−臭素水、硫酸酸性過マンガン酸カリウム水溶液との反応

（1）ヘキサンを試験管にとり、臭素水を加えてよく振る。

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（2）捕集したメタンとアセチレンの試験管に臭素水を加えてよく振る。

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（4）捕集したアセチレンの試験管に硫酸酸性過マンガン酸カリウム水溶液を加えてよく振る。

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窓際に試験管たてを数個設置し、放置できるように準備しておく。
メタンとアセチレンの試験管に試薬を入れる時は、素早く入れすぐゴム栓をする。

7．操作−燃焼反応

（1）ヘキサンを蒸発皿にとり、マッチの火を近づける。

0.5mL程度でも大きな炎になるので、取りすぎ注意。
平皿の蒸発皿だと安定しているので、最近はこればかり使用している。

（2）捕集したメタンとアセチレンの試験管に、マッチの火を近づける。

メタンは見えにくので、説明時に動画を見せておくと良い。
点火するときに試験管を持つ生徒が必ずいるので、「試験管立てに立てたままで点火すること」を毎回強調している。

（3）アセチレンと空気の混合気体に、マッチの火を近づける。

これは、空気を3分の2くらい混合している。
ススがたくさん出る。

8．片付け

（1）廃液回収
ヘキサン及び過マンガン酸カリウム水溶液の入っている試験管の廃液を回収する。
最近は、［廃液は全て回収］としている。
これは回収、こっちは流して良い、などと説明しても全て流しに捨ててしまうおっちょこちょいが必ずいるので、全回収の方がまだ良いと思っている。
［廃液ビーカー］を各班に配布しており、生徒は班でまとめてドラフトへ運ぶシステムとなっている。

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（2）メタン捕集で加熱した試験管の回収
酢酸ナトリウムと水酸化ナトリウムの混合物を加熱した試験管は、スタンドにつけたまま回収。
試験管はボロボロになっているので、洗っている最中に破損し、怪我をする危険があるので注意。
回収した試験管は、しばらく水につけて内容物を廃棄してから、ガラスゴミとして廃棄。

（3）カーバイト入りのアルミホイルの処理
ドラフトに水を入れたビーカーを準備し、そこへ入れておくように指示。
しばらくドラフトを動かしつつ放置し、反応が終わるのを待つ。
反応が終了したことを確認したら、廃棄する。
ちなみに、このビーカーに白い跡がつくことがあるが、2mol/L程度の希塩酸を入れておくと、きれいになる。

9．おわりに

この内容は、私の実施した内容を記録としてまとめたものです。



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