2020.09.30
テーマ： 自由な研究、観察、実験、工作♪(443)
カテゴリ： お手軽実験 化学実験系
株式会社ルミカ おうちでできる！プチ研究シリーズ
"いきなり凍る魔法の水"
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原料は，酢酸ナトリウムという物質です。
アナ雪の触ると凍る水としても有名かな？
酢酸ナトリウムは水に溶かすと５８℃より低い温度の
水溶液では３水和物になります。
質量比で全体の４割が水という物質です。
水との割合，温度の一定の条件を満たした水溶液は
水を含んで全体が結晶化するという
面白い性質を持っています。
条件は，このように相図で表すことができます。
ピンクに塗った部分で全体が結晶化，
Ｌ＋Ｓ1の範囲で結晶が見られます。
例えば50ｗ％水溶液だと，温度58℃以上で水溶液になり，
そのまま冷やすとだんだん３水和物が析出して
20℃で全体が結晶化します。
一気に結晶化させることができるというわけです。
普通の水溶液はここがとても難しいのですが
ただ放置しておくだけで過冷却状態になっちゃうところが
酢酸ナトリウム水溶液の不思議なところです。
キットには35ｇ入っており，これに50ｇの水を加えて冷やすように書いてありました。
そうすると40wt％の水溶液になります。
色々試したかったのでまずは35ｇの熱湯を加えて50ｗ％にしました。
これを室温になるまで放置すると過冷却状態になり
種結晶を落とすと全体が結晶化します。
時間にして10秒くらい。変化する様子はやっぱりカッコいい。
水溶液が温かくなることも観察できます。
次に１５ｇ熱湯を足して
作り方にあった40ｗ％の水溶液にしました。
同じく過冷却状態にし，結晶を落とすと
ゆっくりと結晶化が始まり
長く細い針状結晶がふわふわと現れてきます。
ちょっと幻想的。
ゆっくりと観察できて，
これもまた綺麗です。
さらに冷やした状態だと，１つずつの結晶が大きくなりました。
とても綺麗です。結晶をじっくり見るならこの条件，
あっという間に凍らせるのなら50wt％がいいかな？
ちなみに15wt%(水を200ｇ加える）まで薄めてしまうと
結晶が出なくなります。
工場では大掛かりな蓄熱機として使われたりもするようです。
相図はこちらのものを拝借しました。ありがとうございます。
https://astamuse.com/ja/published/JP/No/2007285189
原理が分かると，ありふれた実験も，面白くなります。
実験の際の注意
物質の性質上，水溶液は5８℃以上にする必要があるので
火傷に注意しましょう。
ペットボトルのような耐熱性の低いプラスチックだと
変形してしまいます。
酢酸ナトリウムは弱酸の酢酸と強塩基の水酸化ナトリウムが
中和した塩で，水溶液は弱アルカリ性です。
皮膚を傷めるので，素手で触れないようにしましょう。
食品ではありませんので，誤って口にすることのないように
食器とは異なる容器を用いて実験しましょう。
冷蔵庫で冷やす場合は，家族が飲料と
間違えないように十分に注意してください。
安全に，楽しく実験しましょう～
自然の美～結晶づくり大好き。
試験管に降る雪 塩化アンモニウム結晶 |
松ぼっくりを 尿素の結晶でおめかし |
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2023.08.30 10:03:34
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理学部化学科出身。 モノづくり大好き。 色々なものを作ったり、可愛いものを見つけたりする日々の雑多な記録です。 おうち実験，プログラミング学習に関する記事は↓から飛べます。
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