混ざったものを、もとに戻す魔法を動画で見てみよう（蒸留・再結晶・昇華法・抽出・クロマトグラフィー）
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
コーヒーに溶かした砂糖を、もう一度砂糖だけに戻すことはできるでしょうか。塩水から塩だけを取り出すことは？ 実はこうした「混ざり合ったものを、元の物質ごとに分ける」という操作は、私たちの身のまわりのいたるところで活躍しています。海水から塩をつくる技術も、石油からガソリンをつくる技術も、薬の成分を取り出す技術も、すべてこの「分離と精製」の考え方がベースになっているのです。
中学１年生や化学基礎の授業では、このはじめの単元として分離と精製を学習します。ただ、言葉で説明を聞いただけでは、実際に何が起きているのかイメージしにくいものも多いはず。そこで今回は、それぞれの操作の様子がよくわかる動画をまとめてみました。化学基礎を勉強しているみなさんは、ぜひ参考にしてみてください。
ワインの蒸留
蒸留とは、沸点の違いを利用して液体の混合物を分ける方法です。ワインの中に含まれるエタノール（沸点約78℃）は、水（沸点100℃）よりも先に蒸発します。この性質を使うと、ワインからアルコール分だけを取り出すことができるのです。
動画の中では、蒸気を冷やして再び液体に戻すための実験器具、リービッヒ冷却器が登場します。５：４５付近に注目してみてください。ガラス管の外側を冷たい水が流れることで、内側を通る蒸気が効率よく冷やされ、また液体に戻っていく様子がよくわかります。
再結晶
再結晶は、温度によって物質の溶けやすさ（溶解度）が変わることを利用した分離方法です。熱いお湯にたくさん溶かしておいた物質を冷やしていくと、溶けきれなくなった分だけが、規則正しい形の結晶となって現れてきます。この性質を使えば、混じり合った不純物から目的の物質だけを、純粋な結晶として取り出すことができるのです。
１本目の動画では、１：５８付近で結晶が成長していく様子がよく見えます。
こちらは塩化アンモニウムの結晶ができる様子です。
昇華（ヨウ素）
固体が液体を経由せずに、直接気体に変化する現象を昇華といいます。その代表的な例がヨウ素です。ヨウ素は黒紫色をした固体ですが、温めると液体にならずに、いきなり紫色の気体（ヨウ素蒸気）へと姿を変えます。そして冷たいものに触れると、今度は再び固体へと戻っていきます。この不思議な変化を利用すると、昇華しやすい物質だけを選び出して分離することができます。
動画の1分11秒付近から、紫色の煙のようなヨウ素の蒸気が立ちのぼる様子を見ることができます。
抽出
抽出とは、目的の物質がよく溶ける液体（溶媒）を使って、混合物の中から特定の成分だけを溶かし出す方法です。紅茶を入れるときにお湯で茶葉の成分を溶かし出したり、コーヒー豆からお湯でコーヒーの成分を取り出したりするのも、実は抽出のひとつ。身近な生活の中に、化学の操作がたくさん隠れていることに気づかされます。
クロマトグラフィー
クロマトグラフィーは、物質ごとにろ紙などへの「しみこみやすさ」が違うことを利用して、混合物を分離する方法です。たとえば黒色のサインペンのインクも、実はいくつもの色素が混ざり合ってできています。ろ紙にインクをつけて水を吸わせると、しみこみやすい色素ほど遠くまで移動していくため、最終的にはいくつもの色の帯に分かれて現れます。一見ひとつの色に見えていたものが、実はさまざまな色の集まりだったということが、目で見てはっきりとわかる実験です。
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