ふたばのブログ〜理科教育と道徳教育を科学する〜

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」

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