2017.8.7 私たちの化学 滋賀大学徳田陽明
小学校教員のための理科講座 2017.8.7 1 講義開始時までにスマホ, タブレット,PCで https://clica.jpにアクセス 2 参加者を選択し, 次を入力 ユーザID clica guest men パスワード 0903 3 スリープ状態にならないように注意する 2
本日の予定 講義 (50 分 ) 私たちの化学 小学校分野における化学の学び直し 酸化還元 酸とアルカリ Q&A の解説 (10 分 ) 休憩と移動 (20 分 ) 酸とアルカリに関する実験 (90 分 ) 身の回りの指示薬 固体酸触媒 3
質問 あなたは理科 ( 特に化学 ) が得意ですか? 1 2 3 4 得意だどちらかといえば得意だどちらかといえば苦手だ苦手だ 1~4 のうち, もっとも近いものをクリック 4
講習内容 身のまわりの化学 小学校分野における化学の学び直し 酸化還元 酸とアルカリ 酸とアルカリに関する実験 マイクロスケール実験 身の回りの指示薬 固体酸触媒 5
身の回りの化学 有史以来, 人類は数多くの人工物を造り, 利用してきた これらの製造の多くに化学が利用されている Q. どのようなものが化学の力で作られていますか?( 自由記述 ) 6
身の回りの化学 有史以来, 人類は数多くの人工物を造り, 利用してきた これらの製造の多くに化学が利用されている 金属精錬 : 青銅器, 鉄器, 鋼, 半導体無機合成 : 陶磁器, アンモニア, ファインセラミックス有機合成 : 医薬品, 農薬, 有機 LED 高分子合成 : 化学繊維, プラスチックス, 合成ゴム 一家に 1 枚周期表より 化学の力で我々の生活が彩りある豊かなものとなった ( 化学は, 新しいものを創りだすことができる ) 7
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身のまわりの元素 Q. 次の元素は何に使われていますか?( 自由記述 ) ナトリウム 水銀 ヒ素 9
講習内容 私たちの化学 小学校分野における化学の学び直し 酸化還元 酸とアルカリ 酸とアルカリに関する実験 身の回りの指示薬 固体酸触媒 10
初等理科における化学 粒子の概念 水溶液の性質 酸性 アルカリ性 水溶液の性質亜鉛 + 酸 水素が発生する Zn + HCl ZnCl 2 + H 2
酸とアルカリ Q. 酸とアルカリの定義は?( 自由記述 ) 12
身のまわりの酸とアルカリ 食品 : レモン ( クエン酸 ), 食酢 ( 酢酸 ), リンゴ酢重曹 ( 炭酸水素ナトリウム ) 洗剤 : サンポール ( 塩酸 ) 業務用の油用洗剤 ( 水酸化ナトリウム ) セスキ炭酸ソーダ ( 炭酸ナトリウムと炭酸水素ナトリウム ) http://www.mizkan.co.jp/ http://www.daiichisekken.co.jp/ 薬 : キンカン ( アンモニア ) http://www.kincho.co.jp/ http://www.kinkan.co.jp 13
身のまわりの酸とアルカリ 他にもまだある液体 授業の定番スポーツドリンク, 牛乳, コカコーラ, 唾液, 果汁, こんにゃくの汁, 卵の白身, 石けん, 逆性洗剤 実は 性? 海水, 過酸化水素水 ( オキシドール ), 生コンクリート 14
身のまわりの酸とアルカリの反応 梅干しの色 : 赤紫蘇の発色 ( 紫 赤 ) チェックペン : フェノールフタレインの色の変化 リトマス紙と同じ http://www.zebra.co.jp ねるねるねるね http://www.kracie.co.jp/ 15
消えいろ PIT 身のまわりの酸とアルカリの反応 http://www.tombow.com/ レポートからの抜粋レモンティーの色の変化アジサイの花の色油汚れを重曹で分解タケノコのアク ( シュウ酸 ) 抜きに重曹を使う胃酸過多に炭酸水素ナトリウム 16
酸と塩基 ( 小学校 ) 酸 : すっぱい, 亜鉛と反応して水素 塩基 : にがい, 酸の性質をうちけす ( 中和 ) 17
酸塩基の定義 1 アレニウスの定義 ( 中学校 ) 酸 : 水溶液中で水素イオン ( オキソニウムイオン ) を発生 H +,H 3 O + 塩基 : 水溶液中で水酸化物イオンを発生する OH - 中和反応 HCl + NaOH NaCl+H 2 O 塩水 18
酸塩基の定義 2 ブレンステッドの定義 ( 高校 ) 酸 : プロトンH + を他の物質に与える塩基 : プロトンH + を他の物質から受け取る NH 3 +HCl NH 4 Cl (NH 4+ + Cl - ) 19
酸塩基の定義 3 ルイスの定義 ( 大学 ) 酸 : 電子を他の物質から受け取る塩基 : 電子を他の物質に与える Na 2 O + SiO 2 Na 2 SiO 3 (2 Na + + SiO 3 2- と考える ) SiF 4 +2F - SiF 6 2- 酸化還元反応はルイスの酸塩基反応の一種 20
酸化と還元 酸化数とは 2Ca + O 2 2CaO 0 +2 酸素を 2とする 酸化と還元 2CuO 2Cu + O 2 +2 0 Cu は電子を 2 つ得た ( 還元 ) O は電子を 2 つ失った ( 酸化 ) 21
身のまわりの酸化還元 金属の変色 : 鉄板や釘の錆 燃焼 : 物質と酸素の反応 22
固体酸触媒 ゼオライト : 規則正しい細孔 ( 分子ふるい ) 構造中のイオン (H + ) を周囲のイオンと交換可能 無機化学 シュライバー アトキンス 23
固体酸触媒 http://www.chem.hak.hokkyodai.ac.jp/catal/course/fluorescein.html + 2 触媒 触媒 無水フタル酸 レゾルシノール 塩基性 ( 蛍光 ) 酸性 * フェノールフタレインが呈色するのも同じ理由 24
手軽な実験の紹介 マイクロスケール実験 実験キット 少ない試薬 コスト削減, 廃棄物低減実験時間の短縮一人ずつ実験可能 積極的な参加 http://www.rika.com/microscale 25
簡単な実験の準備方法1 100円ショップの利用 26
簡単な実験の準備方法 2 調理用品の利用 加熱 :IH ヒーターと鍋, 電子レンジ, カセットコンロお湯 : 電気ポット小物 : 醤油差し, プラスプーン, アルミ皿, コーヒーフィルタ, プラカップ, 卵ケース 文具の利用 うまく工夫して使えるものは無いか 例えば絵の具のパレットを反応皿として使う ( 今回はクリアファイルとテープを使用 ) 27
安価な理化学用品の利用 ディスポーザブル用品の利用 AS ONE https://axel.as-1.co.jp/asone/ マルエム http://www.maruemu.com/catalog/index.html サンプラテック https://www.sanplatec.co.jp/index.asp 10 円 / 個 10 円 / 本 50 円 / 枚 100 個単位で買う必要あり 28
安全上の注意点 化学の実験では, 間違った操作をすると危険 保護メガネの使用の徹底 生徒に必ず使わせる指導者自身も使う https://axel.as-1.co.jp/asone/ 1,000 円 / 個各学校に配布されているはず http://www.fumakilla.co.jp/
参考文献 ピンポン http://gogopp.com/ja http://www.ed.ehime-u.ac.jp/~kiyou/2015/pdf/15.pdf https://www.slideshare.net/hanawamasanori/ping-pong-56678922 無機化学 シュライバー アトキンス ( 東京化学同人 ) 固体酸触媒 http://www.chem.hak.hokkyodai.ac.jp/catal/course/fluorescein.html マイクロスケール実験 環境にやさしい理科実験 芝原寛泰, 佐藤美子 ( オーム社 ) 30
講習内容 私たちの化学 小学校分野における化学の学び直し 酸化還元 酸とアルカリ 酸とアルカリに関する実験 身の回りの指示薬 固体酸触媒 休憩 10 分の後に移動 (B 棟化学大実験室 ) 31
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小学校教員のための理科講座 2017.8.7 1 講義開始時までにスマホ, タブレット,PCで http://gogopp.com/ja で次のいずれかをクリック ( アプリで操作 ) ( ブラウザで操作 ) 学内 LANからはアクセス不可 2 参加者を選択し, 次を入力ルームコード sri2017 名前入力匿名でOK 3 スリープ状態にならないように注意する 33