まとめ
【定義】
液体を加熱する際、急激な沸騰によって液体が飛散する現象「突沸（とっぷつ）」を防ぐために投入する多孔質の物質。表面にある微細な穴に含まれる空気が気化の核となり、穏やかな沸騰を促す役割を果たす。
学習の要点
- 重要語句：突沸、多孔質、上方置換法、下方置換法
- 用語の意義：加熱実験における安全確保に不可欠であり、特に気体の発生や溶解度の高い気体の性質を確認する実験において重要な役割を担う。
解説
液体を加熱すると、沸点に達しても沸騰せず、沸点以上の温度になる「過加熱」状態に陥ることがある。この状態で振動などの刺激が加わると、液体が爆発的に気化して周囲に飛び散る「突沸」が発生する。沸とう石は、その多孔質な構造を利用して気泡の発生を助け、液温を一定に保ちながら安定した沸騰を継続させる効果がある。
気体の性質を確認する実験では、アンモニアと塩化水素の取り扱いにおいて沸とう石が用いられることが多い。アンモニアは試験管内の混合物をガスバーナーで加熱して発生させ、水に非常に溶けやすく空気より軽いため、上方置換法で捕集する。水溶液はアルカリ性を示し、フェノールフタレイン溶液を赤色に変える性質を持つ。
対照的に、塩化水素は水に非常に溶けやすい点は共通しているが、空気より重いため捕集には下方置換法が用いられる。水溶液は酸性を示し、試験管の口を水に浸すと水が急激に吸い上がる現象が見られる。これらの実験を安全に行うためには、適切な加熱と沸とう石による突沸の防止が前提となる。
補足
沸とう石は必ず加熱を始める前に入れる必要がある。加熱途中の高温の液体に投入すると、その瞬間に激しい突沸を引き起こすため非常に危険である。一度使用した沸とう石は、微細な穴の中の空気が抜けてしまうため、再利用は推奨されない。
参照: 学習指導要領準拠資料
小学生のみなさんへ
沸とう石（ふっとういし）は、液体を温めるときに、中身が急にふき出してしまうのを防ぐために入れる小さな石のことです。理科の実験で液体を熱すると、突然「ボン！」とはねることがあり、これを「突沸（とっぷつ）」と呼びます。沸とう石を入れると、小さなあわが少しずつ出てくるので、安全に実験を進めることができます。
実験では、アンモニアや塩化水素という気体の性質を調べることがあります。アンモニアは水にとても溶けやすく、空気よりも軽いため、試験管を逆さまにして集める「上方置換法（じょうほうちかんほう）」を使います。アンモニアが水に溶けるとアルカリ性になり、フェノールフタレイン液という薬を使うと色が赤く変わる噴水の実験が有名です。
塩化水素も水にとてもよく溶けますが、こちらは空気よりも重いという特徴があります。どちらの気体も「つんとする刺激臭（しげきしゅう）」がありますが、重さや、水に溶けたときの性質（アルカリ性か酸性か）が反対になっているのがポイントです。
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