ものが燃えるということ(乾留について)

  

燃焼についてたずねたことですが、たくさんの方からお返事を頂きました。ほんとありがたいです。メーリングリストからもたくさんの情報が来ました。自分自身の理解のためにまとめてみました。

要は、「ロウのような状態変化」なのか「木のような化学的変化なのか」と理解しました。間違っていたらご指摘下さい。

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物が燃えるというのは酸素が物体と結合する化学反応です。ですから、気体になるとかならないとかの三態変化で説明するよりも(三態変化は物理的変化)化学的変化で説明しなくてはなりません。 

酸化というのは「他の元素と化合しやすく、適当な条件の下ではほとんどすべての元素と直接に化合して酸化物を作る」(「マイティ化学」学研)のです。ここで大切なのは「直接に化合して」という部分です。

酸化反応がある一定の温度「臨界温度」に達すると、反応が高温の状態を保ったまま、連続的におこる、それが燃焼です。木が気体になって燃えるのではなく木の場合はその含まれている成分が(セルロースの酸化燃焼)「直接に」反応を起こすのです。(熱を加えると原子が熱電子放出現象を起こす)もちろん、含まれているガスも燃えるので「気体ももえる」のですが「木が気体になる」のではないのです。

炭素の場合(炭)も同様でC+02→CO2という反応が直接起こるのです。気体になると体積が増えますから、もし、炭素が気体になって、その気体が燃えているとしたら、実験部屋はとうに爆発しています。

余談ですが、「マイティ化学」(学研)という本は、僕が中学生の時から使っていますがとても、いい本です。ぼくは、この本に出会って化学がわかるようになりました。

 

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> ロウソクは芯が燃えるのか、それともロウが燃えるのか?(前時)

よくある問題ですね。厳密に言えば芯も燃えています。燃えていなければ,残るはずですから。だから,芯を燃えないスチールウールにしたろうそくを使えばろうがとけて,気化して燃えていることがわかります。

> 見ていて、自分でもよく分からなくなったところがあります。それ
>は炭を燃やす時や薪を燃やす時も、気体が燃えているのだろうか?と
>言うことです

私も似たような疑問持ったことがあります。

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今週(ようやく)この部分の授業を行いました。実験の前に、学年主任の先生から「木を乾留すると木ガスが出てくるけど、紙でも同じように出てくるのかしら。」と質問されました。

そこで、ティッシュペーパーを乾留してみました。(試験管の中に乾留するものを入れ、ガラス管のついているゴム栓でふさいだものに火を通す方法です。)同じように紙から気体と液体が出てきました。(気体は火を近づけると燃えました。)

「紙からもガスが出てきましたよ!」と学年長に報告しました。すると、「紙から出たガスのことはなんていうのかしらねえ。紙ガスかしら。」と言われ、何も言えなくなってしまいました。紙自体も燃えているのではないかと、私は考えています。

紙の乾留を子どもたちの前で見せたら、「おー!」と歓声を上げていました。

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乾留ツリーのみなさん、こんにちは。理科関係の話題なので,しゃしゃり出ました。

物が燃える場合,固体のまま燃える,液体のまま燃える,気体になって燃える場合があります。炭が燃える場合,炭素という固体のまま燃えます。炭素は融点が非常に高い(約3000℃)ので,燃えるときの温度ぐらいでは液体にも気体にもなりません。だから,目立った炎はできません。しかし,炭素が燃えたときにできる一酸化炭素という気体が燃えるので,炎らしい物も少し出ます。

先日,ダイヤモンドが燃えるところを見ました。炭素の共有結合ががっちりしていますので,固体のまましぶとく残ります。高温にして酸素を吹きかけると,光り輝きながら小さくなっていきました。

液体のまま燃える,この例は知りません。でも,理論的には沸点が高い何かを燃やせば液体のまま燃えることもあります。

ただ,ほとんどが気体になって燃えます。気体は分子がバラバラビュンビュンという状態ですから,酸素分子と衝突しやすいので有利です。

さて,気体が燃えるのは,二つの場合があります。状態変化して気体になる場合と,化学変化して気体が出る場合です。ろうは,状態変化して燃える方です。

ところが,割り箸は状態変化する前に,分解反応が起きてしまいます。この化学変化が起きたということは,冷やしても元にもどらないことで分かります。

ただし,ろうも割り箸も混合物なので,何という物質がどう変化しているか言及しづらいところがあります。炎 → 気体の燃焼 です。

気体が存在している→状態変化した か 化学変化で出てきた となります。燃焼の実験で乾留は化学変化して気体が出てくることを確かめる,という意義があります。またつっこんで下さいね。

 

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> またつっこんでくださいね。

みなさん,どんどんつっこみましょうね。

PS。以下のページにリンクされる予定です。

http://www2.hamajima.co.jp/~nisiki/rikahp/index.html

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区別のポイントは,炎が出るかでないかです.炎が出て燃える場合(ロウ,ガス,石油など)は,気体が発生して燃えています.炎が出ていない場合は,固体が直接燃えています.(炭,スチールウールなど)

薪や紙が固体から気体になるのではありません.薪などの有機物が熱で分解して,分子量の小さな気体になりそれが炎の中で燃えているのです.

 

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