酸化銅の定比例の実験がうまくいかない理由
☆本の通りには結果が出ないことが多い実験
「銅の質量が決まると、そこに結びつく酸素の質量も決まる」
この定比例の法則は、物質が粒（原子）でできている証拠の一つです。
銅の隣に酸素の「座席」があり、その座席は、銅によって決まる。
「質量保存の実験」と並び、原子論を導く大変重要な実験です。
しかし、なかなかうまくいきません。
質量比は理論値では「銅：酸素＝４：１」になります。
実際に実験室で行うと、質量比「銅：酸素＝８：１」くらいの結果になります。
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ここまではすぐにできますが・・・
☆いろいろな試行錯誤
以前予想した原因を挙げてみます。
（１）バーナーの加熱不足
（２）銅粉が細かいので、湿気が含まれており、銅粉の秤量に水分が含まれていた。
（３）酸素不足
（１）は、バーナーの火力を上げたり、加熱→冷却を何度も行ったりしました。
しかし、ある程度質量が増えたらあまり変わりません。（銅：酸素＝８：１）で落ち着きます。
また、ステンレス皿と銅粉が離れたら熱が伝わりにくくなるようです。
ですので、銅：酸素＝４：１を目指すのであれば、１回の加熱で長時間行う方法がよいようです。
「加熱時間に応じて酸素がある一定のところまで増える」実験を行うと、てんびんに乗せるために冷やすので、
できた酸化銅とステンレス皿と離れてしまうようです。
（２）は、新品の銅粉や、乾燥剤で湿気を取ったもので実験しましたが、あまり変わりません。
天秤に乗せている間に水が吸着します。
水分をとばすため、少し加熱し、銅の色が変わる前に天秤に乗せましたが、0.1gも軽くなっていません。
実際に吸着した水蒸気の質量はそれほど多くないようです。
（３）は、酸素のスプレーを吹きかけながら実験を行っている話を聞きましたが、
バーナーでできる気流の影響でほとんど酸素の効果はないようです。
他にも原因は考えられますが、
質量比の結果から酸素と化合していない銅が存在することは間違いありません。
☆銅粉のどの部分が化合していないのか？
これについて、次の２つが考えられます。
（Ａ）燃焼皿にのせた銅粉の下の方が銅として残っている↓
（Ｂ）銅粉１粒１粒の中心部が銅として残っている↓
（粒の周りはじゅうぶん化合している）
（Ａ）は、３分の加熱→ぬれぞうきんの上で冷却→天秤で秤量の１回目です。
薬さじなどで燃焼皿の銅分をかき混ぜればわかります。どうやら赤い粉が出てきました。
再度バーナーで酸化させます。
（Ｂ）は、３分の加熱→ぬれぞうきんの上で冷却→天秤で秤量を５回繰り返しました。
３回目から質量がほとんど変わらなくなりましたが。
（Ｂ）は銅分が細かいのでナイフやヤスリなど物理的な方法では確かめられません。
そこで、（Ｂ）について、化学的な方法で銅粉１粒１粒の酸化銅を削ってみましょう。
その方法は、薄い塩酸（５％）で処理します。
☆できた酸化銅を削ってみる
（プラスチックカップに（Ｂ）の酸化銅（のつもり）をいれ、質量濃度５％の塩酸に入れます。
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銅：酸素＝８：１の結果となった酸化銅について
表面の酸化銅を塩酸で溶かしたところ
赤い粉末になりました。
なんと、半分以上銅でした。
銅：酸素＝５：１の結果となった酸化銅について（銅１ｇを強熱し酸化銅1.2ｇが得られた）
表面の酸化銅を塩酸で溶かしたところを顕微鏡で確認しました。
シャーレに5%塩酸と得られた酸化銅をのせ、顕微鏡のステージの上から光を当てます。
顕微鏡のしぼりを閉じて、下からの光をシャットアウトしてあります）
（生物顕微鏡を「実体顕微鏡的」に使いました。こうしないと酸化銅のように不透明なものは観察できません）
黒い酸化銅の中に、赤い銅が出てきました。
やはり、銅：酸素＝５：１のときも酸化されていない銅が存在することがわかります。
しかも、均一に酸化されていくのではなく、銅粉によって酸化の度合いが違うことがわかります。
☆では、どうすれば良いのか
酸化しきっていない銅粉があることも原因のようです。
銅粉１粒１粒の中を酸化させるには、次の２つの方法が考えられます。
(1) 銅粉をもっと細かい物にする
・銅粉が細かいと銅の表面積が増え、空気中との酸素と反応する機会が増えます
・市販の銅粉を自分たちの手で細かくする方法（例えばふるいにかけるなど）も考えられます。
(2) 銅粉を実験前に酸化させないようにする
・薬品瓶ごとタッパなどの入れ物入れておく方法があります
・また、銅粉にステアリン酸をコーティングして酸化を防ぐ製品も市販されています
(3) もっと酸素と銅が出会う環境を作る
・酸素スプレーなどを酸素をあてながら実験する方法もありますが、あまり効果がありません。
ガスバーナーで加熱しているためものすごい上昇気流により、銅粉とふれあう時間がほとんど無いのかもしれません。
(4) 加熱する温度を高くする
・三脚のまわりをアルミホイルでカバーをして外に熱が逃げるのを防ぎました。
・この方法は、食塩を融解する方法でも紹介しています。
・バーナーの火は、空気調節ねじを全開に近くしたものを使います。
・内炎（水色の部分）がステンレス皿につかないように大きさを調節します。
☆その他
・酸化銅の被膜は強固で一度形成されると酸素が中まで行かないようです。
・愛媛県総合教育センターの資料に、「『金属の酸化』を成功させるために」があります。
https://center.esnet.ed.jp/uploads/07shiryo/05rika/06_kinzokunosanka.pdf
解決策が多く紹介されています。
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