中学理科で習う窒素！ 実験で窒素を発生させる方法をわかりやすく解説
理科の授業で「窒素」という言葉を耳にしたけれど、具体的にどんなものか、どうやって発生させるのか、いまいちピンと来ない…そんな悩みをお持ちの中学生もいるのではないでしょうか？ 実験を通して窒素について学びたいけれど、難しいことはちょっと…という方もご安心ください。この記事では、中学理科の範囲で理解できる、窒素の発生方法を3つご紹介します。実験方法のポイントや注意点も解説するので、ぜひ参考にしてみてくださいね。
1. アンモニアと塩素酸カリウムを使った方法
この方法は、比較的安全に窒素を発生させることができます。
実験材料:
- 塩化アンモニウム (NH₄Cl)
- 水酸化ナトリウム (NaOH)
- 塩素酸カリウム (KClO₃)
- 二酸化マンガン (MnO₂)（触媒）
- 試験管
- ガス発生装置
- 集気びん
- ゴム栓
- 水
- 加熱器具 (ガスバーナーなど)
実験手順:
- 塩化アンモニウムと水酸化ナトリウムを混ぜ合わせ、アンモニアガスを発生させます。
- 塩素酸カリウムと二酸化マンガンを混ぜ合わせ、加熱して酸素を発生させます。
- 発生したアンモニアガスと酸素を混合し、反応させると窒素が発生します。この窒素を水上置換法で集めます。
2. 亜硝酸ナトリウムと塩化アンモニウムを使う方法
この方法は、比較的純粋な窒素を得ることができます。
実験材料:
- 亜硝酸ナトリウム (NaNO₂)
- 塩化アンモニウム (NH₄Cl)
- 水
- 試験管
- ガス発生装置
- 集気びん
- ゴム栓
- 加熱器具 (湯煎など)
実験手順:
- 亜硝酸ナトリウムと塩化アンモニウムを水に溶かします。
- この溶液を加熱すると、窒素ガスが発生します。
- 発生した窒素を水上置換法で集めます。
3. 空気中の窒素を利用する方法
これは、直接的に窒素を発生させる方法ではありませんが、空気中の窒素を利用する実験です。
実験材料:
- スチールウール（鉄を細かくした物）
- 酸素ボンベ (または空気)
- 試験管
- ガスバーナー
- 水
- 集気びん
- ゴム栓
実験手順:
- スチールウールを加熱します。
- 加熱したスチールウールを酸素に触れさせると、鉄が酸素と反応して酸化鉄になります。
- この反応によって、空気中の酸素が消費され、残った窒素を水上置換法で集めます。
実験を行う上での注意点・コツ
- 安全に: 実験は必ず保護メガネを着用し、換気の良い場所で行いましょう。
- 温度に注意: 加熱する際は、急激な温度変化に注意し、やけどをしないように気をつけましょう。
- 材料の取り扱い: 化学薬品は、目や皮膚に触れないように注意し、万が一触れた場合はすぐに洗い流しましょう。
- 実験の目的: なぜ窒素を発生させるのか、実験の目的を理解して行いましょう。
まとめ
今回は、中学理科で学べる窒素の発生方法を3つご紹介しました。これらの実験を通して、窒素という物質について理解を深め、理科への興味をさらに高めていきましょう。実験を行う際は、安全に十分注意し、わからないことがあれば先生や周りの人に質問するようにしましょう。