逆流

一般小学生

まとめ

  • 加熱試験管内の気体が冷却により収縮したり、液体吸収されたりすることで内部の圧力が低下し、外部の液体が装置内へ引き込まれる現象。
  • 熱せられたガラス容器に冷たい液体が流れ込むことで、急激な温度変化(熱衝撃)が生じ、試験管が破損する原因となる。
  • 実験終了時には、火を消す前に必ずガラス管を水槽から抜くといった、圧力差を解消する操作が不可欠である。

解説

気体の発生実験、特に炭酸水素ナトリウムの熱分解や酸化銀の分解などにおいて、加熱を止めると試験管内の温度が下がり、内部の気体が収縮して圧力が低下します。このとき、ガラス管の先を水槽に入れたままにしていると、外気圧によって水が試験管内へと押し上げられます。これが逆流のメカニズムです。

また、水酸化ナトリウム水溶液二酸化炭素を吸収する性質を利用した実験など、気体が急激に液体へ溶解・反応する場合も、内部が真空に近い状態となり、強い逆流が発生します。二酸化炭素の採集において水上置換法を用いる際や、アンモニアの噴水実験などは、この気体の溶解性と圧力変化を顕著に利用した例と言えます。

コラム

逆流による破損を防ぐための基本的な対策として、加熱する試験管の口をわずかに下げて固定することが挙げられます。これは、反応によって生じた水滴が加熱部分に流れて試験管が割れるのを防ぐためです。

また、気体発生装置において、コック付きろうと管を使用する場合は、管の先端を液中に深く沈めることで、発生した気体がろうと側に逃げるのを防ぐとともに、液体の跳ね返りや逆流を抑制する構造をとることが一般的です。キップの装置のように、気体の圧力によって液体を押し下げ、反応を自動的に停止させる仕組みも、広義の圧力制御による安全装置の一種と捉えることができます。

小学生のみなさんへ

理科の実験で、試験管を熱したあとに、水が試験管の中にむかって、いきおいよくもどってきてしまうことがあります。これを「逆流ぎゃくりゅう」といいます。

試験管の中の空気が冷えて小さくなったり、出てきた気体が水にとけたりすると、試験管の中の押し返す力が弱くなります。すると、外にある水が中に吸いこまれてしまうのです。あつい試験管に冷たい水が入ると、試験管が急に冷やされて、パリンとわれてしまうので、とてもあぶないです。

これをふせぐためには、火を消す前に、必ずガラス管を水の中から出しておかなければなりません。実験を安全におこなうための、とても大切なルールです。

ルラスタコラム

試験管を熱するとき、口のほうを少しだけ下げてななめにするのも、逆流をふせぐためです。反応でできた水滴が、熱いところに流れていって試験管がわれるのをふせいでいるんですよ。

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