らくらく化学実験

焦らないで、アセチレン!

「実験テーマ」
アセチレンガスを燃焼させる
カルシウムカーバイド(炭化カルシウム)水を反応させると可燃性気体のアセチレンが生成する。
「学習項目」
@ アルキン A付加反応 B不完全燃焼

「画 像」
点火するとガスが追加されて燃焼が継続される。まるで、たいまつのよう。
反応後は塩基性に。

「動 画」

準備物」

試験管(太め) 試験管立て カルシウムカーバイド(炭化カルシウム)小片(1〔p〕程度) アルミホイル濡れぞうきん フェノールフタレイン指示薬

「操作手順」

  WEB非公開

「注意事項」

1.  カルシウムカーバイドは、完全に水と反応させて使い切ること。

2.  発生したアセチレンガスは、爆発しやすいので、容器や袋に捕集して点火してはならない。

3.  (スス)が出るので汚れやすくなる。換気にも注意する。

解 説」

1.  アセチレンは可燃性ガス

カルシウムカーバイド(炭化カルシウム)は、水と激しく反応し、熱の発生とともに、アセチレンが生成してくる。水酸化カルシウムも生成するため、反応後の水溶液は塩基性となり、フェノールフタレインが赤紫色に呈色する。 

CaC2  +  2H2O  →  C2H2  +  Ca(OH)2 

カルシウムカーバイド       アセチレン  水酸化カルシウム 

アセチレンはほとんど水に溶けないので、捕集して体積を計測することもできる。発生してきたガスに点火すると、試験管上で炎を出して燃えるが、ガスの発生が弱くなるまで、そのままたいまつのように燃え続ける。燃焼とともに多量の煤(すす)が発生するが、分子全体に占める炭素の割合が大きい(重量比92.3%)ため、不完全燃焼を起こしやすいと考えられる。ただし、燃焼速度が速く燃焼範囲も可燃性ガスの中で水素よりも広いので、かなり危険性の高い可燃性ガスと言える。燃焼の際の化学反応式は次の通りで、燃焼熱は1300kJ/mol〕である。 

2C2H2 + 5O2  → 4CO + 2H2O  

C2H2 + 5/2O2  = 2CO + H2O + 1300kJ 

2.  三重結合を持つ炭化水素「アルキン」

アセチレン(構造式:H-CC-H)は、炭素数2の炭化水素で、三重結合を持つアルキンである。完全燃焼させると3000℃を超える高温となるので、金属加工・溶接等に多用されている。また、炭素間三重結合を持つため反応性が大きく、付加反応をもとに実にさまざまな物質の合成原料となり、ベンゼン()と並ぶ有機合成化学の中心的な物質である。アセチレンから合成される化合物の例としては、エチレン、アセトアルデヒド、ベンゼン、アクリロニトリル、塩化ビニル、酢酸ビニル、ビニルアセチレン、ポリアセチレンなどがある。また、1920世紀初頭には、アセチレンランプとして、街頭の照明に使われていたこともある。

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編集:山田暢司