小さな星が雪のように降り積もる…「星型結晶」【美しすぎる化学】
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小さな星が雪のように降り積もる…「星型結晶」【美しすぎる化学】

小さな星が雪のように降り積もる…「星型結晶」【美しすぎる化学】

■メルヘンチックな星形結晶 ガラス越しに見る水溶液の中から細かな白い結晶が次々と生まれてきます。よく見ると、結晶はきれいな星形となっていて、これぞまさしく自然の神秘のなせる業でしょう。さらによく見ると、ガラス容器のやや下の方で勢いよく結晶が発生していることもわかります。しかも、できた結晶は上昇しながら成長し、またゆっくり下の方に降りてくるのです。結晶の析出とともに溶液内での対流も激しく起こっているようです。白い結晶は、星のようでもあり、また降り積もる雪のようでもあり、何やらメルヘンチックな気分にさせてくれます。 ■水溶液が過冷却・過飽和状態になる 白い結晶は、塩化アンモニウム NH4Cl で、温度によって溶解度が大きく変化する物質です。沸騰水には100gの水に対し40gも溶けるのに、室温の20℃にまで戻すと37gくらいしか溶けなくなるのです。動画では、いったん80℃程度で一定量の塩化アンモニウムを溶かし、そのまま温度が下がってくるのを待ちます。ところが、水溶液が溶解度に達し、すでに飽和溶液となる温度をかなり下回ってもなかなか析出がみられません。これが過冷却状態であり、水溶液は飽和状態を超えて過飽和になっていると表現することもあります。 ■ちょっとした刺激でブレーク! しかし、いつまでも過飽和状態は継続せず、いずれ限界がやって来ます。多くの場合、ちょっとした刺激がきっかけで一気に過飽和状態が破壊(ブレーク)され、激しい結晶の析出が見られるようになります。このちょっとした刺激は、固体の結晶や不純物、あるいは容器についている傷の部分で起こったりします。同時に、自由に動いていた成分が結晶としてその運動が制限されるので、余分な熱エネルギーの放出も見られます。結晶の析出によって、付近の水溶液の密度が下がるのと、熱の影響により、容器内部で対流が起こるわけです。 監修:山田暢司(都留文科大学特任教授) 授業に実験を積極的に取り入れ、身近な素材を有効に活用する教材開発に取り組んでいる。科学リテラシー向上のための啓発活動として、メディアへの出演、ドラマやCMの監修など多数。著書に「実験マニア」(亜紀書房)「サクッと!化学実験」(dZERO)「高校教師が教える化学実験室」(工学社)など。

再生時間
00:00:49
配信期間
未定
タイトル情報
美しすぎる化学 by Yahoo!映像トピックス
ビーカーの中で次々に色が変化したり 不思議な模様が現れたり……化学の世界は、まるでアートのよう。サイエンスの知識がなくてもビジュアルで楽しめる「美しすぎる」化学動画をどうぞ。