酸化銅をポリエチレンなどの廃棄物で還元する shikenkanset.jpg


☆重要な実験ですが、「なぜ炭素?」

 酸化銅を還元して銅を手に入れる実験はよく入試でも出題されます。

 また、酸化銀の還元(分解?)よりも、

 「還元」というイメージがつかみやすい重要な実験です。

 しかし、実験を始めるに当たって、

 「どこから炭素が出てくるんだ?」という疑問が起こります。

 

☆発想

 酸化銅 − 酸素 = 銅?

 が基本的な発想だと思います。しかし、炭素が急に出てくると引っかかりを覚えます。

 さらに、上記の発想では、「酸素が邪魔者」という考え方です。

 

 そこで、「逆の発想」を考案します。

 

 「酸素が邪魔者」 → 逆の発想 → 「酸素が必要」

 

 「酸素が必要」と考えるのです。酸素があって良かったという方向でアプローチします。

 「酸素が必要」な状況? 考えればいろいろ出てきます。呼吸、酸化、・・・

 やはり基本は「ものが燃えるときに必要」ということが上がると思います。「燃焼」です。

 

 次に、酸化銅の酸素を必要とする実験 → 酸化銅の酸素を使って物を燃やす

 が出てきます。

 「燃える物」を酸化銅の脇におけばよいことになります。

 あとは、燃焼に必要な温度を上げるだけです。

 

 今回は、燃える物として、「炭素粉末」以外に廃棄物を再利用した「ビニル袋」「紙」「ペットボトル」を試しました。

 

☆実際の方法

 酸化銅1g+ (ポリエチレンのビニル袋・紙・ペットボトルのいずれか)0.1g

 酸化銅2g+ 炭素粉末0.5g

 

をアルミ箔に包み、試験管で熱します。

shikenkanset.jpg

基本的な操作は、教科書通りです。

ポリエチレンのビニル袋・ペットボトルははさみで2mm角に切り、

紙は、シュレッダーのゴミをそのまま使いました。(ビニル袋をシュレッダーで細かくしようとしましたが、切れませんでした。)



 

☆結果

・炭素(粉末)の場合

少し黒っぽい状態(酸化銅や炭素が残っている)


・炭素(活性炭)の場合
tanso_katameru.jpg

炭素の場合も活性炭を用いるときれいな銅の塊が手に入ります

 

・ビニル袋(PE)の場合

かなり銅の色がきれいです。

 

・紙の場合

ビニル袋同様良い色の銅ができています。

 

・ペット樹脂(ペットボトル)の場合

ビニル袋や紙よりも固まりが小さいです

 

・導通実験(ビニルの場合)

試験管から取り出した状態で豆電球が点灯しました。


 

☆その他

・紙、ビニル袋、ペットボトルは「廃物」を利用することにより、「リサイクル」の発想も勉強できます。

・ビニル袋・紙・ペットボトルの中では,ビニル袋(PE)を使用したときにきれいな銅を手に入れることができました。

・炭素で行う場合は,活性炭を用い,乳鉢で混ぜた後アルミホイルでしっかり固めることが大切です。

・有機物の中に含まれる、水素も還元に携わっているいるのではないかと思われます。

・手に入れた銅をさらに固めたり、展性・延性を確かめるには、本web内の「還元した銅を固める」をご覧ください。

・還元剤として「エタノール」も有名ですが、実験室中にアルコールの上記が充満し、「酒気帯び」になりそうなので、扱いませんでした。

・水素を流して還元する方法もあるようですが、危険が伴いそうです。

・この実験で材料の質量比などは、筑波大学付属駒場中・高校の梶山正明先生の「プラスチックによる酸化銅(U)の還元」を参考にさせて頂きました。

 

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