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酸素

酸素

出典: Wikipedia
一般小学生

まとめ

酸素
生物呼吸に不可欠で、他の物質が燃えるのを助ける性質(助燃性)を持ち、空気中に約21%含まれる無色・無臭の気体

解説

酸素を発生させる一般的な方法は、過酸化水素水(オキシドール)に二酸化マンガンを加える手法です。このとき、二酸化マンガンは「触媒」として働き、自身は変化せずに反応を促進させます。発生する酸素の量は過酸化水素水の量や濃度比例しますが、二酸化マンガンの量を増やしても反応速度が上がるだけで、最終的な酸素の総量は変わりません。実験データから反応の限界点(折れ曲がり点)を読み取る計算問題は、入試における頻出パターンです。

酸素は水に溶けにくいため、純度の高い気体を集めることができる「水上置換法」で回収します。また、酸素そのものは燃えませんが、他の物質が燃えるのを助ける「助燃性」という重要な性質を持っています。これを確認するため、火のついた線香を酸素の入った集気びんに入れると、炎を上げて激しく燃え上がる現象が観察されます。

比較項目 酸素 二酸化炭素
発生方法 過酸化水素水+二酸化マンガン 石灰石+うすい塩酸
集め方 水上置換法 下方置換法(または水上置換法)
主な性質 助燃性(燃えるのを助ける) 石灰水を白く濁らせる
水への溶解 溶けにくい 少し溶ける
コラム

生物学的な視点では、酸素は光合成の生成物であり、呼吸の反応物です。植物は光の当たる昼間は光合成によって酸素を放出しますが、夜間は呼吸のみを行うため酸素を吸収します。この循環生態系のバランスを保つ基礎となります。密閉容器の中で水草、エビ、細菌が共存するモデルでは、光合成による酸素供給と呼吸による消費がバランスを保つことで生命が維持されます。

また、二酸化マンガンの代わりに生のレバーやジャガイモを用いても酸素が発生します。これは、生物の細胞に含まれる「カタラーゼ」という酵素が触媒として働くためです。工業的には、液体空気を分留することで大量の酸素を得る方法が一般的です。

小学生のみなさんへ

酸素は、私たちが生きていくために吸いこんでいる大切な気体です。色もにおいもありませんが、空気の中に約21%含まれています。

酸素には「物を燃やすのを助ける」という大きな特徴があります。これを助燃性じょねんせいといいます。実験で酸素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。

酸素を作るには、過酸化水素水かさんかすいそすい二酸化にさんかマンガンという黒い粉を入れます。二酸化マンガンは自分自身は変化せず、反応を助ける「触媒しょくばい」という役目をします。

植物も酸素に関係しています。植物は太陽の光を浴びて「光合成こうごうせい」を行い、酸素を作り出します。一方で、人間と同じように「呼吸」をして酸素を取り入れることもしています。

ルラスタコラム

酸素は水に溶けにくい性質があるため、水の中で気体を集める「水上置換法すいじょうちかんほう」という方法で集めます。これにより、空気と混ざらずに純粋な酸素を取り出すことができるのです。

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