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空 気 中 の 酸 素 吸 収 剤 と し て の

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(1)

The Chemical Society of Japan

NII-Electronic Library Service

The  Chemioal  Sooiety  of  Japan

嬲 撒 鰡 鎰 文

空 気 中 素 吸 収と し て

   酸 化 鉄 ( II と ア ス コ ル ビ

木 谷 誠 治 ・

      ( 1992 年 7

15

日受理)

1   は  じ め

 化 学 教 育

に と

空 気

や そ の

成 分

研 究

意 義 深 く , 学 校 教 育

に お い て

体 系 的

わ れて い る

。   酸素 収 剤

と し て は

1

3

般 的

か に

赤 リ

や 黄 リ

z

4 )

, 硫 肝

5 〕

, 亜

オ ン

リ ウG )

ン モ ニ

性 塩 化 第 … 銅 溶 液

2

銅 線 ( 吸 収 液 併 用 )

7 )

, ア

コ バ

ト錯 体

S }

, 硫 酸 鉄 ( II )

P ]

粉 ( 使

カ イ

1°

11 )を 用 た 方 法 が

報 告

さ れ て

る 。

 

学 翌 指 導

中 学校 1

空 気

は そ の

体 積

の お よ そ

1 / 5

酸 素

を 実 験

に よ

り調

空 気

組 成

大 要 を 知

内 容

L

12 )

。 実 験

で は

燃 焼

や ピ

ら れ て

危 険 性

高 く今 日

は行 わ れ な

よ う

た 。

  現 在

, 小 学 校 6 年

と空

単 元

に お

酸 素 が 扱 わ れ

そ れが 空 気

約 1 / 5

る ことは

文 章

て い る

13

15

  以 後

そ の こ と

実験

し て

扱 う教 材

し か

し , 空 気

組 成 を 実 験

よ り知

こ と

初 等

中 等 教育

に お

有意 義

る こ と で

  硫 酸 鉄 ( II

水 溶 液

酸化

ナ ト リ ウ

溶 液

え て

水 酸化 鉄 ( ID

沈 殿

き わ

め て

酸 化

さ れ や

く空 気 中

酸 素

吸 収 剤

し て

利 用

で き る こ と は

ら れ て る が91

既 報

2

ら れ る よ

に そ の

吸 収

, 完 全

で は

。 筆 者 ら

追 試 の 結 果

空 気 中

酸 素

約 76 %

が 吸

さ れ る に す

な か

     

2Fe

OHI2

 

1

2

 

O ,

 

l

 

H202

 

Fe

OH

t

AStudy

 en 

Iron

II

Sulfa

e

Ascorblc

 

Acid

 

System

 as

 an 

Air

 

Oxygen

 

Absorbent .

Seiji

 

KIDANI

金 沢市立野 町 小 掌校 教 諭

連 絡 先

] 92

1

  石

Jrl

県金 沢 市 神 谷 内 町

26

番 地

12

自 宅 }

。 Joichi

 

UEDA

  金 沢 大 学 教 授 (教 育 学部 )学 博 士

 

ア スコ ル

は ビ タ ミ ン

C

と し て

知 ら

日 常

馴 染

物 質

ま た

, 還 元 作 用

い こ と で

も知 ら

れ て これ ま で

多孔性

還 元 鉄

併 用

し た

冷 蔵 庫 用 消 臭 剤

テ ッ トンチ

16と して

鉄粉

用 し た

鮮度 保 持 剤

1η

して

て い

と が

報 告

て い

, 酸 素 吸 収 剤

と し て

水 酸 化 鉄 ( ID

と アス コ ル

を 併 用

た 報 告 は 見 当 た ら な

  今

ご く

般 的

試 薬

あ る 水 酸

( II

)に ア ス コ ル ビン

酸 を 共 存 さ

る と , そ

吸 収 効 率 は大 幅

改 善

さ れ る と を

, 安

簡 易

収 剤

検 討

し た その

成 果 を 報 告 す る

2   実 験 操 作   酸 素 吸 収 量

測 定 は

既 報

1

6 )

示 され

る よ うな 試 験 管

よ る

簡 単

方 法

( 図 1 ) 。

  ま ず

硫 酸 鉄 ( ID ( FeSO ,

a

・ 7H

O )

よ び

 

酸 化

溶 液

5mtH

0 , 5g

ア ス コ ル

D . 7g

 

Ma

k    

1

を 測 る

水 中で ゴを 外

   

水 面差 を なく し

       

び ゴを して       取り 出 す

 

1

強 く 振 る

1D

1

試 験 管 法 よ る酸 素 吸収実 験操 作

b

を測

m

192

化 学教 育  

41

3

1993

年 )

N工 工

Eleotronio  Library  

(2)

The Chemical Society of Japan

NII-Electronic Library Service

The  Chemioal  Sooiety  of  Japan

1

カス ロ マ グ ラ フ の使

件 キ

・ 、 ・ U

ガ 1

リ ウ

. 1

分間

31 . 4

 inl11 カ ラ 温 度

55 °

C INJECTOR

温 度

75

充 胆 剤

MQlecular

 

Sieve / 1

 

MESH

 

60 − 80

試 料 ガ 注 入 崋

5

μ

1

ビン

結 晶 を試 験 管 ( 内 径 14mm , 高

165

 nnni

2mo1 〃 水 酸 化

リ ウ ム

水 溶 液 5m

                                      し んとう  き

え る ゴム

栓 ( # 2 )

で ふ た

し た

振 盪 機

15

分 間 振 盪 し ( 手

振 盪 す

場 合 は 10 分 間

振 盪 回 数

170 回 〆 分 )十 分 酸 素 を吸 収

さ せ

る 。

, 水 槽

た 水

で ゴ

入 り込 ん だ 水

水 位

さ れ た

気 体

量 を

気 全 体

割 合

算 出 し酸 素 吸 収 率 ( % )

 

なお

, 操 . 作 後

さ れ ずに

試 験 管 内

残 留

し た 酸

量 を

ガ ス クロ マ

測 定

空 気 中

まれ る酸

量 を

21

% とし た

容 積 率

算 出

こ れ を 酸

留 率 % )

と し た

  振 盪

に は

製 KM 万 能

盪 [

1 数

ISO 同 i ”

/ }) を 用

残留 酸 素

測 定

に は

Yanaco

ロ マ

Gl8

〔)

e を 表 1

示 す 条 件

使 用

3   結

果 と

考 察   3 . 1

( II )

量の

影 響

  酸 素

完 全 な 吸 収

必 要 な 硫 酸 鉄 ( ID 量 を検 .

討 す

る た 『

ビン

1 . 9g

存 在 下 , 硫 酸 鉄 ( II )

添 加

変 化

さ せ

2. 1

操 作

収 率

お よ

酸 素 残 留 率

測 定

し た

  結 果

図 2

酸 素残 留 率

ラ フ

が 示

す よ

硫 酸 鉄

ID

添 加 量

O . 4g 以 f

る と

, 酸 素

は ほ ぼ

完 全

吸 収

と が わ か な お

硫 酸 鉄 ( ID

{〕

. 4g を 用

た 場 合

操 作 後

残 留 沈 殿

褐 色 を 呈

沈 殿

ほ と ん ど が

水 酸 化 鉄 ( III )

と し て

存 在

し て るこ と

う か

0. 5g 以 . . ヒ添 加 す

る と

残 留 殿

黒 色

を 呈 し

水 酸 化 鉄 ( ID

σ

残 存

を うが わ ぜ 8

20 )

, 特

0, 5g

添 加

は沈 殿

沈 降

速 や

か で

ス が

明 瞭

と な り

水 位 測 定

容 易

と な

し た が

, 本 法

で は

0. 5g

硫 酸 鉄 ( ID を用

る こ と と し た

  3 . 2  

ア ス コ ル

酸 量

影 響

  O . 5g

硫 酸 鉄 ( II )

共 存 下

アス ル ビン

添 加

環 を

え て

を 調

。 結

果 を

図 2

よ り

, 酸 素 を

ほ ぼ

完 全

吸 収

す るに は

ス コ ル

添 加 量 を 0. 7g 程 度

こ と カ

S

わ か

 

こ の

コ ル

す る よ り

化 学教 育  41 巻

3

号 〔1993 年 :

30

駅    

20 僻

戀   

10

00

p 一 m

. 2

         

0 . 5

       

0 , 8

     

1 , 0

硫 酸 鉄 (

ID

ア ス コ ル量 /

g

3 . 0

2 . 0

0

. 0

2

  酸 素 吸 収 率 と 酸 素 残 躍 率 る 硫 酸 鉄 (

ID

よび7

 コ ノ ゴ ン酸 量σ)

 ⊂)硫 酸 鉄

CII

よ る 酸 素 吸収 率変 化   硫酸

ID

よ る酸 素 残 留 率変 化   ● よ る酸 素 吸 収 率 変 化

 

: ア ス

k

る 酸 素 残

酸 素

吸 収率

増 大 す

る の で

こ の

現 象

す 原 囚

て は

不 明

究 明

今後

検 討

期 待

さ れ るc

  3. 3   水 酸 化

水 溶 液

濃 度

影 響

  硫 酸 鉄 ( II ) 0 , 5g

ビン

酸 0 , 7g を用

ろ い ろ の

濃 度

水 酸 化

ナトリウ ム

水 溶 液 5m1

添 加 し

酸 素 吸 収 率

す 影 響 を検 討 した 。 そ

結 果 , l mo

レ 〜

水 .

酸 化

ウ ム

水 溶 液

使 用

で は

酸 素

1 及収

不 完

残 留

め られ た

1. 5mol

1 以

2moLi ’ 1

ま で の

濃 度

もの で

酸 素

を ほ ぼ

完 全

で き る こ と

わ か

か し

濃 度 2. 5mo 1 以

E

る と

, 酸 素 吸 収 率

次 第

低 下 し た 。

れ よ り

本 法

で は

2rno1

水 酸 化

i・

ウ ム

水 溶 液 5mt

と と

し た 。

 

な お

水 酸 化

ナ ト リ ウ

水 溶 液

安 全 性

か ら

場 合

て は で

だ け 希 薄

望 まれ る

そこ で

, 水 酸 化

ナ ト1丿 ウム の

使

用 量 を き る だ け 減 少 さ せ

る 目 的

え て ア

ト リ ウ ム

検 討

し た

そ の

結 果 ,

半 分

濃 度

た る

0. 5− 1

 

mol

il

水酸 化 ナ トリ ウ

水 溶 液 5mJ

使 用

ほ ぼ

完 全

酸 素

を 吸

き る

こと が

り , 必 要

な ら

アスル ビン

ナ ト リ ウ ム を

使

用 し て

危 険 性

減 少

を は か り

と を

  3. 4   振 盪 時 間

影 響

  硫 酸 鉄 ( IDO . 5g ,

コ ル

. 7g

お よ び

2 mo レ 「

水 酸 化

ナ ト リ ウ ム

水 溶 液 5m1

を 用

, 酸 素

ぼ す

時間

影 響 検討

e その

結果

振 蠱

193

N工 工

Eleotronio  Library  

(3)

The Chemical Society of Japan

NII-Electronic Library Service

The  Chemioal  Sooiety  of  Japan

ば 15 分 程 度

に よ れ ば

10 分 程 度

酸 素

は ほ ぼ

完 全

吸 収

さ れ

振 盪 時 間

を さ ら に

延 ば

し て

もそ

吸 収 率

増 減 は な

い こ

とが わ

た 。   一

時 間

試 薬

増 加

さ せ る

。 す な

わ ち

硫 酸 鉄 ( II )

お よ

ア ス ビン

酸 量 を

そ れ ぞ れ  

. 7g

お よ

び 0. 9g

増加

さ せ る と

, 3 分 間 程

振 盪

酸 素

は ほ ぼ

れ る こ と が

め ら れ た こ の

場 合 , 成 す

沈殿

多 くな り

水 位 測 定

に お い て メ ス カ ス

若 干 明 瞭

に は

な 障

に は な ら な し た が

こ の

方 法

, 特

明 瞭

ス カ ス

必 要 な 場 合 を 除

い て

有 効 な 振 盪 時 間 短 縮 法

え ら れ る

  3 . 5  

影響

  季節

に よ り

水 温

変 化

す る が

こ の

温 度 変 化

酸 素 吸 収 率

影 響 を及

を検 討 した と

    t

と も

10− 25

℃ の

範 囲

で は

本 法

影 響 を 受 け

ない こ と

を 確 認

し た ま た

本 法

場 合 , 硫 酸 鉄 ( II )

コ ル ビ ン

結 晶

の ま ま

直 接 使

用 し て る が こ れ らの

試 薬 を 水 溶 液

と して

場 合

本 法 を比 較 検 討

し たと こ ろ

, 両 者

は ほ と ん ど

異の な と を

め た

  3 . 6   そ

  本 法

け る 酸 素 吸 収 剤 は ,

1

丿性

空 気 中

ま れ る

t 酸 化炭 素 も吸 収

し ま

含有

な た

本 実験

影 響

し な

, 既 報

5 〕

同 様 ,

ゴ ム

空 気 を

25

20

駅  

15

   

10 5

0

3

  振 盪 時 間 影 響

  ○酸 素 吸収 率変 化   素 残留 率変 化

2

     

3

振 盪 時 間/分

4

硫 酸 鉄 〔

II

O . 7g ,

ア ス ル ビ ン

Lgg2me1

i

水 酸 化ナ ト リ ウ水 溶 液

5m1

194

め る

と , ま た水

蒸 気 圧 な ど

ら若 十

誤 差

る可 能 性

あ る 。

4   お わ

 今 回 開 発

し た

実 験 方 法

長 所 を

ま と め る

。  

い る

試 薬

  操 作

簡 単

短 時 間

実 験

き , し

も良 好     

実 験 結 果

れ る

  酸 素

変 化

ら れ る

  反 応

に お い て

有毒

気 体

発 生

ず , 悪 臭

     

  廃 液

処 理

特 別 な 注 意 を 払 う必 要 は な

。  

よ り ア

リ濃

低 く 険 性

     

少 な

 

以 上の長 所 か ら

本 法

初 等 ・ 中 等 教 育

入 す る

の に

適 し

り , 目

見 え な

空 気

児 童 生

認 識

め るの に

で あ る と

え る

 本研 究

た り

郎 先

か ら

懇 切

ご 指 導 を

た だ

の で

記 し

謝 意 を表 す

文 献

1

) 中 学 校 理 科 指 導資 料 第

探 求過程を 重し た 理科 指

   

” ,

文 部 省 (

1973

, pp . 108117

2

)  中 西啓

化 学実 験

12349455

1961

3

) 神 奈

Jll

県理科 教 育研究サ

化 学 の実験

, 13 , 323 ,

   

396

 (

1962

4

) 河 淵 計

菅 家   惇

垣本美 幸

化 学教 育

, 30 , 481

1E82

, 5 ) 米

郎 ,

西

北 本

化 学教 育

. 38 ,

   

97

 (

1990

6

) 米田昭

止 明

育 , 38101

1990

7

)  岩碕  弓

教 育

37213

 (

1989

8

  斉藤

中 鉢   豊

化学 教 育

, 25 , 329

1977

. 9

 

松岡忠 次

学 教 育

166t

968

10

 

井 豊 和

化 学教 育

、 3

534

19S9

ID  

神 崎 夏

岩田敦∫

化 学教 育

. 39 , 332

1991

, 12

)  板 倉聖 宣

英 治

, “

科 教 育 史 資 料

1

” ,

東 京 法 令 出

   

版 (

1986

 

, p . 582 .

13

> 

, ‘ ;

6

年 

” .

啓 林 館 (

1991

、 p . 2

. 14

 

水 野 丈 夫

 

, “

新 し 理 科

6  

東 京 書 籍

   

1991

 

P . 7 . 15

)  内 田

. “

んな理 科

6

年  上

学 習 研 究 社 〔

19 . 91

   

P . 26 、

16

 

去来

Jl

[光 男

467n1

1991

17

) 播 磨 良 彦

化 学

4314

1988

18

  岩 崎岩 次

, “

分 析 化 学 概 説

” .

学 術図書 (

1956

pp

. 77 − 78 . 19

) 石 橋 雅 義

, 」

淀 量 分析実 験 法

} ’

冨 山

1969

, P . 131 . 20

)  橋 本 占郎

, L‘

定量分析 化 学

” ,

 

r

共 出版 (

957

, p . 46 .

参 考資 料

化学教育 

41

3

号 (1993年}

N工 工

Eleotronio  Library  

(4)

The Chemical Society of Japan

NII-Electronic Library Service

The  Chemioal  Sooiety  of  Japan

空 気 中酸素 組 成を 調 る実 験 指 導 案

[準 備

 

硫酸 鉄 (

II

コ ルピ ン

2t

ol

!水 酸

水 溶 液

試 験 管 (内径

llmm ,

165m111

ゴ ム

2

 

1

IllL

天 怦

薬 さ じ

薬 包 紙

物 哀し 〔

3UCIII

k

 

H

寺訓

. ,

ト 〔

5ml

発 泡

油 性

n

[方 法 ]

    

試 験 管硫 酸 鉄 (

IPC

. 5g

ア ス

it

 

O , 7g

を入 れ る

     

2mulll

水酸 化ナ ト リウ水 溶 液 を

5u

∬駒 込

IN

 

O ,

試 験管入 れ るn

  

を 川い て試 験に ふた を し

の サ

・ #

入り込だ先輪試 襲溶 液の メ ス カ ス の

横線

引き

を測定し tr lllm ヒ

1 .

      発 泡

ル シ

試験 省

v

熱 が きる だ試験 管よ う

1

分 間 強 く振る

(硫 酸 鉄 〔

H

. 7g

ヒ ア

O . 9g

を 用た場 合は

振 盪時問 は

3

分 闘 で 嬉  

    

水 槽 試験 管を 沈

栓を 外 し

入 り込 ん だ水水位を水

水 位

ゴ ムを は め て

 

 

 

た ゴ ム栓 走端

た 水!

  ) メ ス カ

ス の

a

距 離を 測 定 し

, bn

Tlt

仁 る

     空 気 中に含ま れ る酸 素の f ∫積 率を次の式

IE

 ,)て 計 算 す る

t/

           膨

b

}tl} 1)〔[

備 考

  水位 を読取る場

. r

  通 當は

ス カ

ド部を読み取 る が

本 法 で は 液 体 が 着 色 し

る た め ス の

E

躑 を 計

ニ ヒ

 

本 法 試 験 管と 界 な る容 積

を 川 る 場

容 積増 減割 合だ け

各 試 藁冠 を増 減tSせ て

tf .

加 し実馬貨よ い

t

情 報 欄 原 稿 募 集

  教育で は

能 力 多様 化生 徒 効 果的教 育 方 法

と し

年 性 能歩が冨器 を 使

た 化

厂 二 1

育 が行れ て いま す

か で も ビ デ

. 一

タ が

H

さ れ て と は

す で ご 承 知とお り で

. 、

  木誌で は

化 学よび 化学 教 育関 連す る

k .

弔な ビ デ オな

. 一 ・・

r

ア の頒 布

1

青報 を

広 (読 者公 開

その流 通 を促 進 す る

と を 」

1

的 と して 情 報

ー .

   を

け 虫 し たD

 

員相

互の教

f

情 報

pm

 

1

〕物 として本 欄 を 育てた ヒ駟

た く さ ん

. 1

寄せ く だ さ る よ う た し ま

t

 

稿 作 1

・ . 〕

て は 羊1

. .

ら び に

1

P . 63

にを参照

さ い

ガ イ ド

  1

イヒ

「 .

 

f

ρ

r1

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j   k

L

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教 rfl

1

5

も u

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2 ,

li

頒 布 経 路

L

入丁

可 能な も

 

3 .

作 者 以 外 が 寺

L

る 場tr

 

f

乍者

r

が 取

2L

て L

   とm よ た

作 者連 絡 先 扁集 部ら ゼ

h 。

 

L

研 発 表 公 開 ) 本 誌他 欄

1

司時 発 表 も 辷

、 .

 

5 、

市 畋

市 販 トも掲 載

た だ し販 赤 煮執筆

   る 場は 有料 編 集 部ご棚

炎 ド さ

 

6 .

πL事 は無

嵜 名 とす る

た だ し

吹筆 内 容関 す る全 責 任 は     執 筆 者 が 負

、 .

原 稿 送付 先 : 川 兼 京 都

1

1

区 神駿 河 台

5

 

H

人 目   本 化学会  化 学教 育粘 集 委 員会 (

3292616 , 1

「 熟

稿

イ デ 募 集 一 一一

 本誌軸 巻月刊 イヒ

1便 利 実験 器 具

面 自使 方1欄 化 学 実虎の彗

吸 収 た し ま し

, t

 

4

 

12

 

o

 t 

2

Lナ

イヒ学実馬食虎

C

一. f

・ FIJ ’

実 験 器 具

1 と し て 企 画 た し まし た

  本 欄で は従 来 リ原 稿 な

r

S

ア イ デ ア を 募 集 た し ま

S

の で

ご応 募

tt ま た

本 稿す る ご要 望

意見 を チ た だれ ば† で す

 化 学 実験 虎

 ご 応に当たて は

 卜記 の

化掌実 験 1欄 執 筆

所 定 事項己入 し

,.

鱈 L ば資 料添 付

L

て お送 り ト

企 画 小 委 員会ご執 筆 事項の お 等を 退 ナ

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参照

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