「らくらく化学実験」

ダイヤもったいナイヤ

「サブタイトル」
ダイヤモンドを燃やす

「実験概要」
 教材用のサンプルのダイヤモンドを燃やしてみるという、とてももったいないと思える実験です。しかし、熱せられて赤々となったダイヤモンドが、まばゆい光を放ち燃え尽きる瞬間を目にすることは、極めて価値のあるもののようにも思えます。

「キーワード」
炭素 単体 共有結合 結晶 硬度 屈折率


「動 画」


「注 意」

ダイヤモンドの燃焼の観察ではサングラスを着用すること。強烈な光のため目を痛めるおそれがある。

 

「よく観察してみよう!」
 石英管に入れた小さなダイヤモンドをトーチバーナーで加熱すると十数秒で橙色となりますが、ここまでは鉄などの金属やガラスなどを加熱した場合とほぼ同様です。それ以上のはっきりとした変化は起こらないようですが、そこに酸素を静かに供給しますと劇的な変化が現れます。ダイヤが強烈に強い光を放ちはじめ、サングラスが必要なくらいの輝きが数十秒続くのです。それは見事な光ですが、・・・以下工事中

 

「解 説」

1. 特筆すべき化学物質「ダイヤモンド」

ダイヤモンドは、原子番号6の炭素原子のみから構成される単体です。そのことは、燃焼のあとに発生した気体(二酸化炭素)を石灰水(水酸化カルシウム水溶液)に通じて白濁(炭酸カルシウム)が観察されたことからも理解できます。ダイヤモンドの燃焼から、白濁が生じるまでの反応式は次の通りです。

C + O2 CO2

炭素(ダイヤモンド) 酸素 二酸化炭素

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O

水酸化カルシウム 二酸化炭素 炭酸カルシウム 水

炭素の単体であるダイヤモンドは特筆すべき性質を持つ物質です。炭素の単体でありながら・・・以下工事中
 

炭素原子どうしが109.5°の角度で共有結合(sp3混成軌道)により結びつき、連続した共有結合による巨大分子(結晶)が作られます。すべての価電子が結合に使われているため電気は通しませんが、熱伝導性は飛び抜けて高く、熱を伝えやすい金属である銀や銅の数倍の値を示します。その熱伝導率は、天然ダイヤモンドで1000-2000 W/(mK)に達するそうです。

 

2. 宝石の王者

口の悪い批評家に言わせると世の中には二種類の宝石しかないそうです。一つはダイヤモンド、もう一方はダイヤモンド意外のすべてのクズ宝石だそうです。確かに、表面が細かくカットされたダイヤモンドの輝きは、間違いなくこの世で最も美しいものの一つに違いありません。それは、ダイヤモンドが、総合的に見て宝石の王者にふさわしい数々の条件を備えているからに他なりません。まず、ダイヤモンドは硬いので表面がシャープなカットが可能になりますが・・・以下工事中。


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管理者「山田暢司」:Fun Chemistry Experiment
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