理科の自由研究:くすんだ10円玉がピカピカになるのは何故か?【中学生バージョン】

子供の夏休みといえば、自由研究。

小学生の時は本当に大変でした。

 

中学生になって、ようやく解放される~なんて思っていたのですがさにあらず。

慶應中等部でも理科の自由研究があるんです。

 

自由だからやらなくていいでしょ?と息子。

そうね、そうなんだけど…

例によってこの自由研究、加点があるのよ(涙)

やっといたほうがいいよ!

 

ということで、まだまだ子供の自由研究から解放されない親です

 

10円玉ピカピカ実験は「還元」じゃないの!?

で、何をやるかという相談をしたのですが、とにかく時間がかかるものは嫌だと。

私だってイヤよ!結局私が手伝うんでしょ??

 

で、あれこれ相談した結果、10円玉を家庭調味料でピカピカにする実験にすることに。

 

何でかというと、ちょうど理科で「酸化と還元」をやっているんのよね。

なので、実験の後、きちんと化学式を調べて考察すれば、一応中学生らしい実験になるんじゃないかと思って。

 

息子もこれなら、とやる気を出してくれたので、酸化銅の還元実験に決定しました。

ところが!

 

この話をパパにしたら、衝撃の事実が帰ってきました。

調味料で10円玉をピカピカにする実験は「還元」じゃないそうです。

 

え?どういうこと??

 

詳しく聞いてみたら、酸化・還元にはそれぞれ定義があって(そりゃそうだろ)、

還元とうのは、酸素が奪われる反応のことを言うそうです。

逆に酸化というのは、酸素が与えられる反応のこと。

なので、酸化銅から酸素を奪って銅に戻すことが出来たら「還元」と言えるのですが、今回の場合、酸化銅が酢酸によって酢酸銅というものになり、それが剥がれ落ちるだけなんだそうです。

(なんかイオンがどうとか言ってましたがよくわかりません)

 

そのため、酸化銅が銅になったのではなく、別の物質になってこそげ落ちて綺麗になったので、「還元ではない」とのこと。

 

ええええーー

じゃ還元出来る実験教えてよ!

 

さすがにそこまではパパも知らなかったので、調べてみました。

しかし酸化銅を還元するには(いろいろあるけど)高温にする必要があり、家庭実験には不向きであることがわかりました。

パパ…実験クラッシャーや…

 

還元実験改め、還元じゃない実験として実施しよう!

悩んだ挙句、「10円玉ピカピカ実験は、実は還元ではない」というレポートを作ることにしました。

まさにコロンブスの卵!!

よく思いついた!私!!

 

というわけで、備忘録として、実験手順と考察の方向性をメモしておきます。

もし悩んだら、是非参考にしてみてください

 

手順1:用意するもの

  • 酸化した10円玉たくさん
  • 各種調味料
  • 卵のパック
  • セロテープ

手順2:各種調味料に10円玉を浸ける

まず、10円玉の上半分にセロテープを巻きます。こうすることで、調味料に浸かるのは下半分になります。

さらに、卵のパックに各種調味料を入れます。

今回用意しようとしている調味料は、

  • お酢
  • 焼酎
  • ケチャップ
  • マヨネーズ
  • オリーブオイル

あたりを考えてます。

これらを選んだのには狙いがあって…「酸」を使って汚れを取るんだから、「酢」が含まれているものと「酢が含まれてないもの」を用意したら違いが分かるかなと思って。

ちなみに食塩が入ってるものでもピカピカになるそうですが、塩(塩酸)を使う場合、イオンがなんたらとか面倒なことになりそうなので、排除しました。

手順3:しばらく放置して、汚れが落ちた調味料の成分を書き出す

狙い通りなら、しばらく放置しておいたら10円玉がきれいになるはずです。

綺麗になった調味料の成分を書き出して比較。共通の成分を見つけます。

これが、「酢(=酢酸)」になるはずです。

これで、結論としては「酢」が入っている調味料は、10円玉を綺麗にする効果がある、という結論を得ることが出来ます。

手順4:化学式を使った考察を書く

レポートでは、導入で「なぜこの実験を行おうと思ったのか」を書く必要があります。

そこは息子に任せるとして、理由の中に「理科で酸化と還元を学んだので、自宅で出来る簡単な還元実験をしてみたいと思ったから」という一文を入れさせようと思います。

これは後ほど、還元じゃなかったという結論を出す為です。

世の中では、私のようにこの10円玉実験が還元であると思っている人が多いので、還元じゃなかったというレポートはある意味面白いかな~と。

 

そして、考察では化学式を調べさせようと思います。

 

10円玉の汚れ
長い年月の間に、空気中の酸素と反応して「酸化銅」になったもの。
化学式は銅+酸素なので、2Cu+O2→2CuO
10円玉を綺麗にしたお酢の化学式
お酢とはつまり酢酸。
酢酸の化学式は、CH₃COOH

 

あとは、このCH₃COOHが、酸化銅CuOと化学反応した場合どうなるのかを調べればOKです。

一応先に調べてみたところ、

 

CuO + 2(CH₃COOH) → Cu(CH₃COO)₂ + H₂O

 

になるとのことでした。

 

ここで、息子には気づいてもらわなくてはなりません。

授業で習ったことのある「還元」は、

 

2CuO + C → 2Cu + CO₂

 

だったはず。

これは、酸化銅から酸素が奪われて、銅に戻るので、還元です。

でも…さっきの化学反応だと酸素は…?

奪われて…?

る?

ない?

 

さあ、ここに気づいて、ちゃんとレポートに仕上げてね~!!

 

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