【理科】
気体の集め方

空気をはじめ、生活していると気体に触れる機会が多くあります。

例えば、窒素は空気に約78％含まれている気体です。

食品が変質するのを防ぐために、袋や缶などに詰められています。

酸素は空気に約21％含まれています。

二酸化炭素は消火剤に含まれており、ドライアイスは二酸化炭素の固体です。

水素は燃料電池に使用されています。


このような気体ですが、中学の理科ではその集め方を学習します。

集め方は、水に溶けにくいという性質を利用して、水の中で気体を集める「水上置換法」という方法があります。

次に空気よりも軽いという性質を利用して、ガラス管を逆さまにして先を上にした状態で気体を集める「上方置換法」という方法があります。

また、空気よりも重いという性質を利用して、ガラス管の底に気体を集める「下方置換法」という方法もあります。

これらのどの置換法を使って気体を集めるのかは、各気体の性質を理解すると覚えやすいです。

まず、窒素は空気に多く含まれている気体ですから、空気と比べて軽くも重くもないはずです。水の中に空気が存在しにくいように、水に溶けにくい性質があります。そのため「水上置換法」を利用します。

酸素は、こちらも空気に多く含まれる気体ということから同じく「水上置換法」を利用します。

二酸化炭素については、ドライアイスを思い浮かべると分かりやすいのですが、ドライアイスは空気より重いので下の方に集まります。
そのため「下方置換法」を利用します。

また、ドライアイスは水に入れると溶けにくいです。

その性質を利用して「水上置換法」も利用できます。

水素は非常に軽い気体ですが、非常に燃えやすい性質があるので空気と混じると引火して爆発する危険があり、上方置換を利用できません。

そのため、水に溶けにくいという性質を利用した「水上置換法」を利用します。


このように、様々な気体の性質を覚えると、その集め方も理解できます。

これは理科の学習全体に言えることですが、内容を理解した上で覚えると覚えやすく忘れにくいですし、記述問題にも強くなります。