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二酸化炭素

二酸化炭素

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

酸化炭素
炭素を含む物質の燃焼生物呼吸によって発生し、石灰水を白く濁らせる性質を持つ、空気より重い無色・無臭の気体

解説

二酸化炭素(CO₂)は、実験室では石灰石や大理石にうすい塩酸を反応させて発生させます。水に少し溶け、空気よりも密度が大きいため、通常は「下方置換法」で集めますが、純度の高い気体を集める場合は「水上置換法」が用いられることもあります。

生物学的には、植物のエネルギー代謝において極めて重要な役割を果たします。光合成では気孔から吸収されて有機物の合成に使われ、呼吸では有機物を分解してエネルギーを取り出す際の副産物として放出されます。この気体の出入りは、環境条件によって以下のように変化します。

項目 光合成 呼吸
気体の出入り 二酸化炭素を吸収、酸素を放出 酸素を吸収、二酸化炭素を放出
行われる場所 葉緑体を持つ細胞 すべての生きた細胞
行われる時間 光が当たっているときのみ 常に(24時間)
コラム

生態系における炭素循環の核となる物質です。生産者である植物が取り込んだ炭素は、食物連鎖を通じて消費者分解者へと渡り、最終的に呼吸や分解によって再び二酸化炭素として大気中に戻ります。

試験対策としては、蒸散の計算問題と組み合わせて出題されることが多いです。葉の表側、裏側、くきのそれぞれからの蒸散量を、ワセリンを塗った条件の違いから算出する計算は頻出です。また、石灰石と塩酸の反応において、石灰石の質量を増やしていっても気体の発生量が一定になる「反応の限界点」をグラフから読み取る問題も重要です。これは化学変化における質量の割合定比例の法則)を理解する上でのポイントとなります。

小学生のみなさんへ

二酸化炭素は、わたしたちがはき出す息の中にふくまれている気体です。色やにおいはありません。ものが燃えたり、生き物呼吸こきゅうをしたりするときに発生します。

この気体には、石灰水せっかいすいという液体を白くにごらせる特ちょうがあります。また、植物が太陽の光をあびて栄養分を作る「光合成こうごうせい」の材料としても使われます。

ふだんは空気の中に少しだけまざっていますが、地球をあたためる「温室効果」という働きがあるため、増えすぎると地球温暖化の原因になると言われています。冷やすと「ドライアイス」という冷たい固まりになり、アイスクリームを冷やすときなどに使われます。

ルラスタコラム

二酸化炭素を水にとかしたものが「炭酸水」です。シュワシュワするあわの正体は、水の中にとけきれなくなった二酸化炭素なんですよ。

テストでの問われ方・理解度チェック

【基礎】 二酸化炭素を検出するために用いられる液体と、その変化について説明しなさい。
石灰水に通すと、石灰水が白く濁る性質を利用して確認します。
【応用】 植物における光合成と呼吸の気体の出入りの違いについて、時間帯の観点から説明しなさい。
光合成は光があるときのみ行われ、二酸化炭素を吸収して酸素を放出しますが、呼吸は24時間常に行われ、酸素を吸収して二酸化炭素を放出します。
【実践】 発芽中の種子を入れた密閉容器内に、二酸化炭素を吸収する薬品を置いておくと、容器内の気体の体積が減少するのはなぜですか。
発芽中の種子が呼吸によって酸素を取り込み、二酸化炭素を放出しますが、その二酸化炭素が吸収剤(水酸化ナトリウム水溶液など)に吸収されるため、減った酸素の分だけ全体の体積が減少します。

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