象の歯磨き粉
象の歯磨き粉は、ヨウ化カリウム（KI）または酵母と温水を触媒として過酸化水素（H 2 O 2）を急速に分解する ことによって生成される熱い泡状の物質です。[ 1 ]反応の進行速度は主に過酸化水素の濃度に依存します。 [ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]
説明
説明
まず、約50mlの濃縮（>12%）[ 5 ]過酸化水素を液体石鹸または食器用洗剤と混ぜます。次に、過酸化水素を急速に分解させるために、触媒（通常は約10mlのヨウ化カリウム溶液またはパン酵母由来のカタラーゼ）を加えます。過酸化水素は酸素と水に分解されます。少量の過酸化水素から大量の酸素が発生するため、酸素は容器から急速に押し出されます。[ 6 ]石鹸水は酸素を閉じ込めて泡を作り、泡沫となります。[ 6 ]触媒を加える前に、約5～10滴の食用色素を加えることで、効果を高めることもできます。反応の速さは、使用する過酸化水素の濃度によって異なります。[ 7 ]
化学的説明
この実験は、過酸化水素の触媒分解を示しています。過酸化水素（H 2 O 2）は水と泡状の酸素ガスに分解しますが、通常、反応はあまりにも遅いため、容易に感知したり測定したりすることはできません。[ 2 ]
![{\displaystyle {2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {}+{}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2c051191eaa98176bcdd56ecae7dc07cb45b71b4)
通常の条件下では、この反応は非常にゆっくりと進行するため、反応を促進するために触媒が添加されます。その結果、泡が急速に生成されます。ヨウ化カリウム由来のヨウ化物イオンは触媒として作用し、反応過程において化学的に変化することなく反応を促進します。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]ヨウ化物イオンは反応のメカニズムを変化させます。
![{\displaystyle {\begin{array}{llllll}{\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}&+\ {\mathrm {I} {\vphantom {A}}^{-}}&{{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }&+\ {\mathrm {IO} {\vphantom {A}}^{-}}\\{\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}&+\ {\mathrm {IO} {\vphantom {A}}^{-}}&{{}\mathrel {\longrightarrow } {}\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }&+\ {\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}&+\ {\mathrm {I} {\vphantom {A}}^{-}}\\\hline {2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}}&&{{}\mathrel {\longrightarrow } {}2\,\mathrm {H} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\mathrm {O} }&+\ {\mathrm {O} {\vphantom {A}}_{\smash[{t}]{2}}\uparrow {}}&&\Delta _{\mathrm {r} }H^{\circ }=-196{\text{ kJ/mol}}\end{配列}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/59e62b54d98f44fd34cdbca46ab2ed3e1c3fa7f2)
この反応は発熱反応であり、生成される泡は高温（約75℃または167℉）である。[ 2 ] [ 3 ]発生したガスが酸素であることは、赤熱した破片によって確認できる。[ 8 ] 単位時間あたりの体積で測定される泡形成速度は、過酸化物濃度（v/V%）と正の相関関係にある。つまり、より高濃度の過酸化物溶液を使用すると、単位時間あたりに生成される泡の量が増えることを意味する。[ 9 ]
参照
参考文献
- ^ 「Elephant Toothpaste」 . Imagination Station . 2017年10月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年10月27日閲覧。
- ^ a b c d「Elephant's Toothpaste」（PDF） .ユタ大学化学デモンストレーション. ユタ大学. 2014年12月23日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2014年3月21日閲覧。
- ^ a b c「Elephant's Toothpaste - Kid Version」 . Steve Spangler Science. 2014年3月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年3月21日閲覧。
- ^ a bディレン, グレン; ギルバート, ジョージ; ユルゲンス, フレデリック; ページ, フィリップ; ラメット, リチャード; シュライナー, ロドニー; スコット, アール; テステン, メイ; ウィリアムズ, ロイド (1983). 「化学実験：化学教師のためのハンドブック 第1巻（シャカシリ, バッサム Z.）」 .化学教育ジャーナル. 1 (1): 180– 185.書誌コード: 1985JChEd..62R..31K . doi : 10.1021/ed062pA31.2 .
- ^ 「象の歯磨き粉（スローモーション）」 .動画周期表.ノッティンガム大学. 2016年9月28日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年9月14日閲覧。
- ^ a b「The Great Elephant Toothpaste Experiment!」 PBS Parents 2013年10月9日. 2019年4月26日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2019年4月26日閲覧。
- ^ 「Elephant Toothpaste: A Hydrogen Peroxid Chemistry Experiment」 .過酸化水素の使用. 2017年10月11日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2017年10月19日閲覧。
- ^ 「H 2 O 2の触媒分解- 象の歯磨き粉」（PDF）NCSU化学講義デモンストレーション2016年1月25日時点のオリジナルよりアーカイブ（PDF）。2015年12月6日閲覧。
- ^フランコ・ヘルナンド;ラペルタ、サンティアゴ;クイル、ジャニーン・ヴァン。ローリン、ニウエル。サックス、フェデリコ。チョリーノ、アンドレス (2017)。 「ゾウの歯磨き粉」。化学教育ジャーナル。94 (7): 907–910 .土井: 10.1021/acs.jchemed.7b00040。hdl : 11336/43230。
外部リンク
- 象の歯磨き粉実験sciencebob.com
