・空き缶で炭を作ってみよう!


(1)実験操作

@ スチール缶の上面を、缶切りなどで切り取る。

A 炭にしたい野菜や果物を、スチール缶に隙間ができるだけなくなるようにして充填する。このとき、缶の内部に隙間があると、酸素が供給されてしまって、上手く炭化されなくなるので注意。

B アルミホイルを25 cm程度に切り取り、四つ折りにして、スチール缶の口をしっかり塞ぐ。

C シャープペンシルなどで、アルミホイルの端に直径1 cm程度の穴を開ける。

D 三脚の上に、Cで開けた穴が下にくるようにしてスチール缶を静置させ、ガスバーナーで強熱する。このとき、大きな炎でスチール缶を包むようにして加熱するとよい。また、実験台が熱くなるので、水で濡らした雑巾を、ガスバーナーの下に敷くようにする。

E 乾留が始まると、可燃性ガスがアルミホイルに開けた穴から噴き出てくるので、これをもう1台のガスバーナーで燃焼させる。

F ときおり可燃性ガスを燃やしているガスバーナーをずらしてみて、可燃性ガスの様子を見る。

G 可燃性ガスが、ガスバーナーなしで燃焼するようになったら、Eで設置したガスバーナーの炎を消す。

H 可燃性ガスが出なくなったら、ガスバーナーを消して、スチール缶を放冷する。

I 缶が冷えたら、作った炭を新聞紙の上に取り出す。

 

(2)理論

木材セルロースヘミセルロースリグニンなどの物質から構成されています通常、木材を空気中で強熱した場合は、酸素O2と反応して燃焼が起こります。しかし、木材を空気ないところで加熱すると280くらいから急激組成分解、二酸化炭素CO2、一酸化炭素CO、水素H2、炭化水素CmHnなどがガスとなって揮発、自然発火が抑えられて、「炭化(carbonization)進みます。このような反応を、一般的に「乾留(dry distillation)」といいます。

乾留は、酸素O2ないところではガスにが点くことなくやがてさな炭素C結晶不規則んだ「無定形炭素」わっていくためにこりますこうして炭化が進行することにより、木材多孔質の物質に変化していきいわゆる「炭」ができます。炭は、小さな無数いているので、単位質量当たりの比表面積実質的くなり、酸素O2内部にまでたくさん入り込めるので、木材よりもえやすく、火持ちがいいです

実験を始めると、操作Cで開けた穴から、勢いよく水蒸気H2Oや可燃性ガスを含んだ煙が出てくるようになります。この煙をそのままにしておくと、教室や衣類に煙の臭いが付いてしまいます。そこで、次の図.1のように、もう一台のガスバーナーでこの煙を燃やしてやると、臭いが教室に残りにくくなります。

 

.1  可燃性ガスをもう一台のガスバーナーで燃焼させる

 

そして、しばらくスチール缶を強熱していると、スチール缶から出る可燃性ガスの温度が、発火点に達するようになります。すると、可燃性ガスが空気中に出ただけで、ガスバーナーの炎なしでも、燃焼するようになります。可燃性ガスが出なくなったときが、乾留が終わった合図となるので、あとは可燃性ガスの放出がなくなるまで、じっくり加熱を続けるだけです。可燃性ガスが出なくなったら、火を消して放冷し、缶が手で触れるようになったら、炭を新聞紙の上などに取り出してみてください。

 

(3)結果

この実験では、普通は炭にすることのない野菜やフルーツなどを炭にすることができます。水分量が多いものだと、少し時間がかかるので、できるだけ水分量の少ないものがおすすめです。炭にした野菜や果物は、燃料にすることもできますし、臭い分子を吸着するので、消臭剤にもなります。上手くできたものは、部屋のインテリアなどにしてはどうでしょうか。

 

.2  炭になったブロッコリーとレモン


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