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アンモニア

アンモニア

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

アンモニア
窒素と水素からなる、特有の強い刺激臭を持つ無色の気体で、水に非常に溶けやすく水溶液は弱塩基性を示す物質

解説

アンモニア(化学式:NH₃)は、分子量が約17であり、空気の平均分子量(約29)と比較して軽いため、空気中で上昇する性質があります。また、水に対する溶解度が非常に高く、常温で1体積の水に約700体積ものアンモニアが溶けるため、水上置換法で集めることはできません。これらの性質から、実験室では「上方置換法」が用いられます。

実験室での発生方法としては、塩化アンモニウムと水酸化カルシウムを混合して加熱する手法が一般的です。これは「弱塩基の遊離」という反応を利用したものです。加熱の際、反応によって生じた水が加熱部分に逆流して試験管が割れるのを防ぐため、試験管の口をわずかに下げて固定する必要があります。以下に、アンモニアと同じく水に溶けやすい性質を持つ塩化水素との比較をまとめます。

比較項目 アンモニア 塩化水素
集め方 上方置換法(軽い) 下方置換法(重い)
水溶液の性質 弱塩基性(アルカリ性) 強酸性
指示薬の変化 フェノールフタレインが赤色 青色リトマス紙が赤色
特有の反応 塩化水素と反応し白煙を生じる アンモニアと反応し白煙を生じる
コラム

工業的には、鉄を主成分とする触媒を用いて窒素と水素を直接反応させる「ハーバー・ボッシュ法」によって大量生産されています。この技術は化学肥料の原料供給を可能にし、世界の食糧増産に決定的な役割を果たしました。

また、アンモニアの「水に溶けやすい」という性質と「水溶液が塩基性を示す」という性質を同時に確認できるのが「アンモニアの噴水実験」です。フラスコ内のアンモニアが水に溶けることで内部の圧力が急激に下がり、大気圧に押された水が吸い上げられて噴水となります。このとき、あらかじめ水にフェノールフタレイン溶液を加えておくと、無色の水がフラスコ内で鮮やかな赤色に変わる様子を観察できます。

小学生のみなさんへ

アンモニアは、鼻をつくようなツンとした強いにおい(刺激臭しげきしゅう)がする、色のない気体です。理科の実験では、水にとても溶けやすいことや、空気よりも軽いことがよくテストに出ます。

アンモニアを水に溶かすと「アルカリ性」という性質になります。これを確認するために、フェノールフタレイン液という薬を使うと、透明だった水がパッと赤色に変わります。この性質を利用した「噴水(ふんすい)の実験」はとても有名です。

また、アンモニアは私たちの生活にも役立っています。畑の野菜を育てるための「肥料ひりょう」の材料として、世界中でたくさん作られているんですよ。ただし、においが強くて体にはあまり良くないので、実験でにおいをかぐときは、手で仰ぐようにして少しずつかぐのがルールです。

ルラスタコラム

アンモニアは、実は私たちの体の中でも作られています。体の中のいらなくなった物質からアンモニアができますが、そのままでは毒があるので、肝臓かんぞうという場所で毒のない物質に変えられてから、おしっことして体の外に出されます。体の仕組みってすごいですね!

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 アンモニアを捕集する際、どのような方法を用いるべきか。また、その理由をアンモニアの性質に基づいて2点答えなさい。
上方置換法。理由は、アンモニアが水に非常に溶けやすく(水上置換法が不可)、空気よりも密度が小さい(下方置換法が不可)ため。
【応用】 アンモニアをつけたガラス棒と、塩化水素をつけたガラス棒を近づけたとき、どのような現象が観察されるか答えなさい。
白煙(塩化アンモニウムの微粒子)が生じる。これは、塩基性のアンモニアと酸性の塩化水素が中和反応を起こし、固体の塩(えん)を形成するため。
【実践】 実験室で塩化アンモニウムと水酸化カルシウムを加熱してアンモニアを発生させる際、試験管の口をどのように固定すべきか。また、その理由を答えなさい。
試験管の口をわずかに下げる。理由は、反応によって生じた水が加熱部分に逆流し、試験管が急冷されて割れるのを防ぐため。

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