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れれままだ
4 years ago
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3 放射線により水中に生じる活性酸素種の捕捉と ESR による観測北海道教育大学久保奈々比佐遼太三浦捷人中村秀夫 1. 概論食品中では活性酸素が発生しているこの活性酸素を抑制する働きのある抗酸化物質を有する機能性食品が存在する機能性食品の評価ではスピントラップ法が用いられるスピントラップ法とは反応性が高く寿命が短いラジカルをスピントラップ剤で捕捉して安定かつ溶液中に蓄積することが出来て経時変化が観測しやすいスピンアダクトにして ESR 測定により観測する手法である放射線が水分子に当たると水分子が励起し結合が切断されヒドロキシラジカル ( 以下 HO ) を生成する本実験ではスピントラップ法を用いて活性酸素種の一つである HO の捕捉を行った本実験で用いた Th は主に線と微量の線を放出して崩壊する元素である溶接棒 (1% Th) を水中に入れると溶接棒から発生するα 線 γ 線によって HO が生成する ESR 測定で HO を含むスピンアダクトの観測を試みたその結果 HO 由来と思われる信号を得ることができた 2. 実験方法及び結果器具は溶接棒 (1% Th) 1 本ストロー ( ポリプロピレン )1 本試薬は N-tert-butyl--phenylnitrone ( 以下 PBN) を使用したまず試験管に直接溶接棒を入れ PBN 溶液 0.67 mg/ml が入った反応管に加えたしかし経時変化とスピン量との関係に規則性は見られず更に水と溶接棒 (1% Th) が反応する可能性がある為放射線による影響とは断定できなかった次に溶接棒 (1% Th) をストローに入れて両端をラミネート機で封じた次に PBN 溶液 0.74 mg/ml が入った反応管に加えたこの反応管に初めに製作した溶接棒 (1% Th) を封じたストローを入れたそしてすぐにマイクロピペットで溶液を 0.3 ml 採取して ESR 測定を行ったさらに分経過時点で同様に溶液を採取して ESR 測定を行った翌日 ( 経過時間 1140 分 ) も溶液を採取して ESR 測定を行った溶接棒 (1% Th) を封じたストローを入れた 90 分後に採取した溶液の ESR 信号は図 2 のとおりであるさらに分経過時点での ESR 信号についても同様の波形が得られたこの信号は PBN が HO を捕捉した際の信号であり溶液中に HO が生成したことがわかる図 3 に示したスピン数はストローに溶接棒 (1% Th) を封入した場合は経過時間に伴って増加傾向にある更にこのスピン数は 1% 過酸化水素 +UV 照射 (5 秒 ) で生じる HO と同程度のスピン数であることが確認されたよって溶接棒 (1% Th) を入れることで生じた放射線の影響を PBN を用いたスピントラップ法により確認できた図 1 実験装置 Magnetic field / mt 図 2 90min 経過時の ESR 信号図 3 ピーク面積の経時変化 3. 考察本実験で使用している溶接棒には 1% の Th が含まれるがどの同位体であるかは特定できないまた本実験では線源として溶接棒 (1% Th) を用いたが空気中の塵に含まれるウラン系列の元素やラドン温泉水に含まれる Rn 放射線源として多く出回っているモナズ石などを用いて同様の実験を行うことで教材としての幅が広がる可能性がある

4 ln( C 0 / C) 酸化チタン (IV) 光触媒反応における風力を利用した撹拌の効果野口大介 ( ラサール中学校高等学校 ) 1 目的筆者は 2015 年に勤務していた長崎県立猶興館高等学校理数科で, 九州大学大学院と連携し, 生活排水の浄化に再生可能エネルギーを用いる際の効果を探究する教育実践を行ったので報告する 2 方法 (1) 検量線の作成について生活排水モデルとしてメチレンブルー (MB) 水溶液を調製し, 分光光度計で吸光度測定 ( 波長 664 nm) を行い, 検量線を作成した (2) 反応器の製作についてペットボトル (2 L) の下部を切りとり, 両側面に橋桁状の割り箸を糸状針金で固定し, 横棒の中心に撹拌用シャフトが通る穴を開けた竹ひごの両端に, 半分に切ったピンポン玉を固定したプロペラを上部に, 撹拌翼を下部に取り付けたシャフトを装着し, 反応器とした (3)UV 照射下, 液撹拌下の反応について反応器に MB 水溶液と酸化チタン (IV) ナノ粒子粉末を加え,UV ランプ ( 波長 365 nm) の下に配置した後方の扇風機から風を送り, 風力で水溶液を絶えず攪拌したこの状態で, 一定時間毎に MB 水溶液を採取し, 吸光度を測定したさらに風力や UV 条件を変化させた 3 結果と考察 MB の光触媒分解が 1 次反応に従うと仮定し, 反応速度定数 k を UV 照射の有無条件下で風力の異なる実験のデータから求めた ( 図 1) MB の分解速度は実験 1> 実験 4> 実験 2> 実験 3 の順となった ( 実験 5 は風の当て方が他と異なるため含んでいない ) UV 照射なしでも MB 濃度は低下したこれは二酸化炭素の混入に伴って光反応と同様な分解が起こったためと推測される扇風機の風力弱 > 中 > なしの順で反応速度は大きくなった強い風力ほど反応速度が増大すると予想していたが, 風力弱のときの反応速度が, 風力中のそれを上回ったこれは, 風力が中のとき強風で空気の流れが大きく乱れ, 回転翼シャフトが前後にぶれたことで円滑な撹拌が妨げられたためと考えられるこれらのことから, 適度な風力による液攪拌が排水浄化に効果的であることが示唆された 4 まとめ図 1 反応速度定数 k が直線の傾きになるような反応時間 t h に対する ln(c0/c ) のプロット (C は MB 濃度,C0 は t = 0 のときのもの ). 上記内容を含む成果を武蔵野大学第 2 回数理工学コンテストに応募したところ, 高い評価を得た本実験内容に教育的意義を認めて頂いたことによると考えている本実践に際して有益な助言および酸化チタン (IV) ナノ粒子粉末を提供していただいた, 九州大学大学院教授の白石文秀博士および猶興館高校の生徒たちに感謝する本実践の一部は JST 中高生科学研究実践プログラム SG の助成を受けた実験 1: 風 ( 弱 ), 紫外線あり実験 2: 風なし, 紫外線あり実験 3: 風なし, 紫外線なし実験 4: 風 ( 中 ), 紫外線あり実験 5: 風 ( 中 ), 紫外線あり風は片側のみ t / h

魅せる化学映像を撮る独立行政法人国立高等専門学校機構津山工業高等専門学校安田理樹西田大海日笠颯汰出口翔斗松原巧廣木一亮 E-mail: hiroki@tsuyama-ct.ac.

画像で説明するだけではその手順や反応を把握できる程度に限界があるそこで動画で実験の手順を解説することで文章画像では伝えることが難しい細かな実験のコツおよび実際に実験教室に参加しているような臨場感を視聴者に伝えることを目標とした方法実験者の視点で実験手順を解説した書籍を執筆出版し

多くの人が実験を再現しやすいよう実験者の目線で映像を撮るよう工夫した 2. 適宜テロップを挿入し試薬器具名や実験のコツを動画中でも解説した 3.

3 に示す文書と写真だけでは実際の実験の流れ所要時間反応の様子を理解することは難しいそれに比べ動画を視聴すれば実験の様子をリアルタイムに追いかけることができ実験を再現するにあたり押さえるべき細かなコツを把握することができる書籍を読みその上で動画を再生すると実験者の理解が深

5 魅せる化学映像を撮る独立行政法人国立高等専門学校機構津山工業高等専門学校安田理樹西田大海日笠颯汰出口翔斗松原巧廣木一亮 Tel: 緒言本研究室では定期的に実験教室を企画開催し化学の魅力を広めてきたこれらの実験教室を小中高の教員が実施できるようになればさらに多くの人々に化学のすばらしさ世を広めることが可能になる実際に実験書と呼ばれる本は多くあるが実験の手順を文章画像で説明するだけではその手順や反応を把握できる程度に限界があるそこで動画で実験の手順を解説することで文章画像では伝えることが難しい細かな実験のコツおよび実際に実験教室に参加しているような臨場感を視聴者に伝えることを目標とした方法実験者の視点で実験手順を解説した書籍を執筆出版し 1 この書籍に紹介されている実験を解説する動画を作成した実際の撮影の様子を Fig. 1 に示す実験者の手元を撮影するため多くの映像は実験者の頭上に設置した定点カメラにより撮影を行った撮影におけるコツを以下に示す 1. 多くの人が実験を再現しやすいよう実験者の目線で映像を撮るよう工夫した 2. 適宜テロップを挿入し試薬器具名や実験のコツを動画中でも解説した 3. 動画をアップロードした Web サイトへ手軽にアクセスできるよう QR コードを作成した制作と結果ピロールの触媒酸化重合の書籍中での解説ページを Fig. 2 にそしてこの実験を解説した動画の一部分と動画再生のための QR コードを Fig. 3 に示す文書と写真だけでは実際の実験の流れ所要時間反応の様子を理解することは難しいそれに比べ動画を視聴すれば実験の様子をリアルタイムに追いかけることができ実験を再現するにあたり押さえるべき細かなコツを把握することができる書籍を読みその上で動画を再生すると実験者の理解が深まることはいうまでもない結論実験書は圧倒的な存在感をもつが実験の手順説明には紙面の制限がある実験者と同じ目線で撮影すると実験操作を疑似体験でき深く理解することが可能であるさらに動画のテンポを工夫することで実験の流れや反応の様子が理解しやすくなるまたクッキング動画のように実験の動画が増えれば化学に親しむ機会が増し化学への興味理解を深めることができる今後も創意工夫をしながら実験動画の制作に挑戦していく参考文献 1 白川英樹廣木一亮実験でわかる電気をとおすプラスチックのひみつコロナ社 2017 年 Fig. 1 解説動画の撮影風景 Fig. 2 書籍で解説されているピロールの触媒酸化重合 Fig. 3 動画の一部分と動画にアクセス可能な QR コード

31608 要旨ルミノール発光 3513 後藤唯花 3612 熊﨑なつみ 3617 新野彩乃 3619 鈴木梨那私たちはルミノール反応で起こる化学発光が強い光で長時間続く条件について興味をもち研究を行ったまず触媒の濃度に着目し 1~9% の値で実験を行ったところ触媒濃度が低いほど強い光で長

31608 要旨ルミノール発光 3513 後藤唯花 3612 熊﨑なつみ 3617 新野彩乃 3619 鈴木梨那私たちはルミノール反応で起こる化学発光が強い光で長時間続く条件について興味をもち研究を行ったまず触媒の濃度に着目し 1~9% の値で実験を行ったところ触媒濃度が低いほど強い光で長 31608 要旨ルミノール発光 3513 後藤唯花 3612 熊﨑なつみ 3617 新野彩乃 3619 鈴木梨那私たちはルミノール反応で起こる化学発光が強い光で長時間続く条件について興味をもち研究を行ったまず触媒の濃度に着目し 1~9% の値で実験を行ったところ触媒濃度が低いほど強い光で長時間発光した次にルミノール溶液の液温に着目し 0 ~60 にて実験を行ったところ温度が低いほど強く発光した