シャーペンの芯で塩化銅の電気分解！マイクロスケール実験で廃液を少なくSDGsな実験を

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ケン博士

サイエンストレーナーの桑子研です。このサイトで科学を一緒に楽しみましょう。

塩化銅の電気分解を行いました。この実験、実はとっても面白いんです！今回は #マイクロプレートを使って「 #マイクロスケール実験」を行いました。このマイクロスケール実験は、以前勤めていた学校でも取り入れていて、廃液を減らしながら環境にも配慮した方法なんです。小さなスケールで実験をすることで、無駄を少なくし、手軽に実験が楽しめるのが魅力です。

マイクロスケール実験についてもっと知りたい方は、こちらの論文をぜひチェックしてみてください。実験の詳細や、塩化銅水溶液の作り方についても丁寧にまとめられていますよ。

マイクロスケール実験については、詳しくこちらの論文で詳しくまとめられています

こちらが実際の実験の様子です。

塩化銅水溶液の作り方はこちらが参考になります。

【10%-塩化銅（Ⅱ）二水和物水溶液の調製法】

塩化銅（Ⅱ）二水和物 CuCl2・2H2O 式量＝170.48

10%水溶液を調製する場合，水和水を除いて10gになる量をはかりとる。 CuCl2＝63.5＋35×2＝133.5 　　2H2O＝2×18＝36 であるから，

よって，13gの塩化銅（Ⅱ）二水和物結晶に水を加えて100gにする。

また論文にもありますが、今回の実験の塩化銅の濃度は、低めでも可能です（３パーセントでも大丈夫です）。塩化銅水溶液ひとつのセルに４cm³取って実験を行うことにしました。四人班、１０班編成で、１班分（４cm³）×１０＝４０cm³です。４クラスあるので１６０cm³です。

比較ように1cm3も用意をしました（詳しくは下を参考にしてください）。塩化銅を6.5gとって、そこに蒸留水を入れて１６０gの水溶液としました。およそ3%の塩化銅水溶液です。下の写真はその倍作って１班で２つの実験を行うために用意しました。

実験方法についてですが、

1. セルに塩化銅（Ⅱ）二水和物水溶液を約４cm³入れる。

2. 炭素棒電極を挿入し（図2），5V直流電圧を印加する。

3. 陽極，陰極での変化を観察する。

４　陽極・陰極から発生したものについて調べる

と書かれています。私の場合はマイクロプレートと、太い2mmの芯のシャーペンの芯ででやってみました。

2mmの芯のシャーペンの芯

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発泡スチロールを３cm×５cmにカットして、電極となるシャーペンの芯を突き刺しました。ショート防止対策です。

発泡スチロールはなくても実験可能です。この時は形を八の字にして、絶対にくっつけるなと強く言いましょう。ショート防止です。

八の字がポイント

回路はこのような感じで、１つの電源装置から分岐させて、２つの電源をとりました。電圧は５Vです。

電極をとりつけて、電気分解を行っている様子です。

溶液をよく見てみると、陰極の方に何か物質が析出するのがわかります。

１０分間くらい電圧をかけ続けると、次のように溶液が透明になりました。時間を短縮したい場合は9Vくらいで行いましょう。ショート注意！

塩素の確認には、上記の論文ではヨウ化カリウムデンプン紙でやっていましたが、今回は生徒におまかせをしました。ろ紙に水性インク（赤）をたらして、それを電極の上におくなどをして、脱色反応を確認している班、またろ紙に水性インクをたらして、塩化銅の溶液に入れてすぐに出して確かめている班、また塩化銅溶液のとなりに水をいれたセルを用意して、水性インクをたらしている班など様々です。