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白金(プラチナ)の触媒効果「連続発火実験」

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そのものは変化しないが、他の物質の反応を促進するものを「触媒」といいます。オキシドールを、二酸化マンガンに加えると酸素が発生しますが、二酸化マンガンは化学変化を起こしません。二酸化マンガンが触媒としてはたらいているんですね。
2H2O2→H2O+H2
最近は光に当てるだけで空気を浄化したり、壁の汚れが落ちたりする光触媒など様々な触媒が商品化されています。プラチナは最強の触媒として知られています。燃料電池自動車には触媒としてプラチナが使われているそうです。今回はそんなPt(プラチナ)の触媒の強さがわかる実験を紹介します。

 白金(プラチナ)の触媒効果「連続発火実験」

〈実験で使うもの〉

①コニカルビーカー
この実験ではコニカルビーカーを使います。本来はビーカーを振ることで中の物質を混ぜるのに使うのですが、今回の使用方法は違います。
②メタノール
メタノールも使います。有毒なので気をつけてください。
目玉クリップ
そして白金(Pt)です。プラチナともよばれ、婚約指輪の定番ですね。金よりも高価で非常に硬く加工しにくい金属です。

〈実験方法〉

割り箸の先にプラチナを取り付けます。プラチナの先を折り曲げて輪っかを作ります。また、割り箸に大きめの目玉クリップを取り付けます。
コニカルビーカーにメタノールを1センチ程度入れます。白金の輪が液面ギリギリ(1mm程度)になるように調整して目玉クリップを割り箸に取り付けます。
白金をガスバーナーで赤くなるまで加熱します。(数秒で赤くなります。)10秒程度空気中で冷やしてからメタノールの液面すれすれに固定します。
白金の輪が赤くなってきました。そして・・・

発火!

発火しました!
発火の瞬間ビーカーの内壁が曇り、一瞬で燃え尽きたと思ったら、また白金が赤くなって再び発火が行われました。三回発火したところで実験を終了しました。それ以上やると白金が痛むそうです。

原理

原理を解説します。この実験は
①白金を触媒とした気化したメタノールの酸化
②気化したメタノールの燃焼
の2つの反応からできています。
それぞれを化学反応式でみると、
①2CH3OH+O2
 → 2HCHO+2H2
この反応は発熱を伴うため白金が加熱され赤熱してきます。すると
②CH3OH+O2 → CO
2+2H
2O
メタノールが発火して燃焼します。  気化したメタノールが燃焼したので、①の反応に戻ります。
 
これが連鎖的に起こるんですね。白金の触媒として酸化させるはたらきがよくわかる実験だと思いました。

「白金の触媒作用の動画」

ふたばのブログが本になりました。

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自己紹介(PROFILE)

窪田 一志

窪田 一志

1986年生まれ、近畿大学農学部卒業、理科コア・サイエンス・ティーチャー(CST)養成課程修了
家庭教師、個別指導、塾講師を経て、神奈川県で5年間中学校理科教師として勤務。現在は大阪府の公立中学校で理科の楽しさを子どもたちに伝えるため日々奮闘中。
教材や教具、デジタル教材の開発、効果的なICT機器の活用方法、カードゲームや問題解決を通してのコミュニケーション能力の育成など自らの実践に基づいた教育活動を展開中。
ブログのアクセス数は月7万pvを超え、中学理科の授業情報をまとめた書籍「100均グッズからICTまで 中学校理科アイテム&アイデア100」を明治図書から出版。また、ブログがアプリ化されるなど勢いのある教育研究者 兼 教育実践者。
先生向け情報サイト「ふたばのブログ」の他、反転学習や、家庭学習に利用できるオンライン学習サイト「ふたば塾」を運営。
記事執筆、研修・講演依頼、書籍化についてはお問い合わせフォームからお願いします。

【著書】
100均グッズからICTまで 中学校理科アイテム&アイデア100[明治図書出版]
【協力実績】
株式会社 NHKエデュケーショナル
国立科学博物館
株式会社 朝日新聞社 企画事業本部文化事業部
株式会社 高純度化学研究所
株式会社 アスウム
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