水素と酸素をまぜて火をつけると…ドッカーン!!光と音の化学反応！中学生も夢中になる爆鳴気実験

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爆鳴気の威力を体感！～音と光で学ぶ化学変化～

理科室で「水素」と「酸素」を扱うと、生徒の目の輝きが変わります。目に見えない気体が、火を近づけると「ぽん！」と音を立てて燃える。それだけでも驚きですが、「水素と酸素を混ぜる」と何が起こるか、生徒に問いかけてみると、わくわくした表情が返ってきます。

実はこの「水素＋酸素＝爆鳴気（ばくめいき）」という組み合わせ、きちんと扱わないと非常に危険です。しかし、しっかりと準備し、安全対策を取ったうえで体験させると、非常にインパクトのある学びになります。

今回は、私がかつて行ったちょっとヒヤッとした実験失敗談と、安全にできる爆鳴気の観察方法をご紹介します。導入で気体の性質を学んだあと、「水素＋酸素＝水＋熱＋爆音」という反応式を、音と光で実感させるチャンスです！

① 気体の性質：水素・酸素をためて火を近づけると？

まずは基本の確認から。
• 水素だけを集めて火を近づけると：「ぽんっ」という小さな音とともに燃焼（酸素と結びついて水に）。
• 酸素だけを集めて、線香の火を近づけると：炎が大きくなって、酸素の助燃性が実感できます。

ここまでは安全にできる基本実験です。生徒も十分に興味を持って取り組めます。

② 爆鳴気でとんでもないことが！

さて本題の爆鳴気（ばくめいき）。これは、水素と酸素をちょうど2:1の体積比で混ぜた混合気体のことです。

この気体に点火すると、ドッカーン！

まず気体を閉じ込めるためのゴム栓に工夫があります。

ゴム栓には３方コックがついており、気体を自由に出し入れできるようになっています。コックと注射器をつかって袋の中の気体をすべて抜きます。その後、袋の中に酸素を6cm3、水素を12cm3いれてコックをしめます。

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ゴム栓には虫ピンが２つささっており、チャッカマンをつかって放電する装置を、このピンに接続します。そして、チャッカマンのスイッチをおすと、

ドカン！

と水素と酸素が化合をします。実験後に袋の中が曇ることや、袋がぴたっと密着している様子が見どころです（動画ではゴム栓がはずれてしまっていますが…）。

③ 私の失敗談：シャボン玉爆鳴気実験で…

過去に「シャボン玉の中に爆鳴気を入れて火をつける」実験を行ったことがありました。見た目も華やかで、音も大きく、生徒ウケは抜群。しかし、油断が招いた失敗が…。

あるとき、ゴム管を外さずに火を近づけてしまったのです。すると、

装置ごと大爆発！

フラスコが飛び跳ね、装置が吹っ飛びました。幸い、誰もケガはしませんでしたが、あのときの冷や汗は今でも忘れられません。爆鳴気は「装置に残っている状態で点火しない」ことが大原則です。

④ 安全な方法：ホース内で爆鳴気を点火する方法

そこでおすすめなのが、透明なホースの中に爆鳴気をためて、端から点火する方法です。安全かつ見応えがあり、科学イベントや授業のデモにもぴったり。

用意したのは、ホース（内径φ12mm・８m（ジョイフル本田で切り売りをしています））、ゴム栓（No1（ピッタリあいます））、水素缶、酸素缶、傘袋、チャッカマン、耳栓、保護メガネです。

なお水素缶はすぐになくなります。今回の使用だと、１本で三回できることがわかりました。ご注意ください。

水素ボンベ

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ホースのφは内径が12mmのものを使いました。これは１０ｍなので少し長いため、８ｍに切って使っています。２ｍ分切りましょう。

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ホームセンターでも売られています。切り売りされていました。10mにもできたのですが、８mにしてみました。ゴムは劣化もするので、なるべく新しいもので行いたいですね。

これに合うのが１号のゴム栓です。

まずは傘袋を三等分して、２：１になるように線をひいておきます。そこに酸素１、水素２でいれていきます。

酸素を１の目安の線まで入れて、その後、２の目安の線まで水素を入れます。この気体のことを爆鳴気といいます。

この傘袋の先をホースにつけて、少しずつゆっくりと傘袋を折りたたみながら、ホースに混合気体を入れていきます。このときまだゴム栓で蓋をしません。傘袋を最後まで傘袋を畳んだら、

１　ゴム栓で蓋をして、
２　片方にチャッカマンをつっこんで

蓋をします。

これで準備完了です。「３・２・１」の掛け声で、チャッカマンのトリガーをひくと、大きな音とともに、化学反応が起こり、中が光ります。

大きな音がなるので、ここで注意！耳をふさぐなど対策をとることと、念の為に保護メガネをして行いましょう。

光と音が発生していることや、爆発という現象について知ることができること、また気体が熱で膨張をするためか、反対側のゴム栓が勢いよくとんでいきます。

またホースの中が曇るので、水が発生していると考えられます。ほんとうなら塩化コバルト紙などでしらべるといいのかもしれませんね。

面白いだけではなく、いろいろなことがわかる実験です。

実験用の水素・酸素ボンベもネットで購入可能

例えば楽天などで販売されている実験用水素ボンベは、軽量で使いやすく、理科準備室に1セットあると便利です。酸素ボンベとの併用で、爆鳴気の混合もスムーズに行えます。

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