まとめ
【定義】
実験によって発生させた気体を捕集し、一時的に貯蔵しておくために用いられる広口のガラス容器。気体の性質に応じて適切な捕集方法を選択し、燃焼実験などの観察に利用される。
学習の要点
- 重要語句：水上置換法、下方置換法、上方置換法、助燃性、酸素
- 用語の意義：気体の物理的性質（水溶性・密度）を理解し、それに基づいた適切な実験操作を行うための基本器具である。
解説
集気びんは、気体を効率よく集めるための実験器具である。気体を集める方法は、その気体の性質によって以下の3種類に大別される。
第一に、水に溶けにくい気体（酸素、水素、窒素など）に用いられるのが「水上置換法」である。水槽の中で水に満たした集気びんを逆さに立て、気体を送り込むことで水を押し出す。純度の高い気体が得られるほか、集まった気体の量が視覚的に分かりやすいという利点がある。
第二に、水に溶けやすく空気より重い気体（二酸化炭素、塩素など）には「下方置換法」を用いる。口を上にした集気びんの底まで管を入れ、底から気体を溜めて空気を上に追い出す方法である。
第三に、水に溶けやすく空気より軽い気体（アンモニアなど）には「上方置換法」を用いる。口を下にした集気びんの中に管を入れ、上部に溜まる気体で空気を下に追い出す。
特に酸素の実験では、集気びん内に集めた酸素の「助燃性（物を燃やすのを助ける性質）」を確認する観察が行われる。酸素で満たされた集気びんの中では、火のついた線香は炎を上げて激しく燃え、木炭は赤く輝き、硫黄は青白い炎を出す。また、通常の状態では燃えにくい鉄線も、酸素中では火花を散らして燃焼する。
補足
集気びんの口は平らに磨かれており、ガラス板（集気びんのふた）を密着させることで気体が漏れるのを防ぐ構造になっている。また、急激な温度変化や底面での激しい燃焼による破損を防ぐため、燃焼実験の際はあらかじめ少量の水や砂を入れておくことがある。
参照: 学習指導要領準拠資料
小学生のみなさんへ
集気びんは、実験で作った気体を逃がさないように集めておくための、口が広いガラスのびんです。
気体には「水に溶けやすい・溶けにくい」「空気より重い・軽い」といった、それぞれちがった性質があります。そのため、気体の集め方には次の3つの方法があります。
1. 水上置換法（すいじょうちかんほう）：水に溶けにくい気体を集める方法です。水の中でびんを逆さまにして気体を入れ、水を追い出します。
2. 下方置換法（かほうちかんほう）：水に溶けやすく、空気より重い気体を集める方法です。びんの口を上にして、底の方に気体をためます。
3. 上方置換法（じょうほうちかんほう）：水に溶けやすく、空気より軽い気体を集める方法です。びんの口を下にして、上のほうに気体をためます。
酸素を集めたびんの中に、火のついた線香を入れると、炎を上げて激しく燃え上がります。ほかにも、木炭や硫黄（いおう）、鉄の針金などが、酸素の中でどのように燃えるかを調べるときによく使われます。
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