・空き缶で炭を作ってみよう!


(1)実験操作

(i)炭にしたいもの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、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。

(ii)アルミホイルを25 cm程度に切り取り、四つ折りにして空き缶の口をしっかり塞ぐ。

(iii)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。

(iv)三脚にスチール缶を(iii)で開けた穴が下にくるようにして静置させ、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。

(v)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。

(vi)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。

(vii)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、バーナーをはずして放置する。

(viii)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。

(ix)生成した炭をよく観察する。

 

(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構成されています通常木材を空気中で強熱した場合は燃焼が起こりますが、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進みます(これを乾留といいます)この現象、酸素O2ないところではガスにがつくことが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することにより、木材多孔質になりいわゆる「炭」ができます。炭は、小さな無数いているので、表面積(単位質量当たりの比表面積)実質的くなり、酸素O2内部にたくさんむので、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(iii)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、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いです。

 

.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、可燃性ガスの温度が発火点に達し、可燃性ガスが空気中に出ただけで、ガスバーナー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、あとは缶を手で触れるようになるまで放置すると、炭ができあがります。

 

(3)結果

この実験では、木材だけでなく、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。

 

.2  炭になったブロッコリー

 

.3  炭になったレモン


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