メスシリンダー

一般小学生

まとめ

【定義】
液体の体積や、水上置換法によって捕集した気体の体積を精密に測定するための目盛りが付いた円筒形の計量器具である。

学習の要点

  • 重要語句:水上置換法、化学量論、限界反応物、メニスカス
  • 用語の意義:化学反応における物質量の量的関係(ストイキオメトリ)を視覚化し、反応の終止点や比例関係を特定するために用いられる。

解説

メスシリンダーは、化学実験において気体や液体の量を定量的に把握するために不可欠な器具である。特に金属と酸の反応による水素発生実験では、発生した気体を水上置換法でメスシリンダー内に集めることで、その体積を直接読み取ることが可能となる。

亜鉛などの金属にうすい塩酸を加える反応において、塩酸の量と発生する水素の体積は、反応物が十分にある限り正比例の形をとる。しかし、用意した金属(例えば亜鉛1.3g)がすべて反応しきると、それ以上塩酸を加えても気体は発生せず、グラフ上では体積が一定(水平)となる。この「折れ点」を読み取ることで、特定の質量の金属と過不足なく反応する酸の量を計算することができる。

気体の性質に応じた捕集法の選択も重要である。二酸化炭素のように水に一定の溶解性を持つ気体を測定する場合、水槽へ導く前に空のフラスコを介在させるなどの工夫を行い、気体の損失を最小限に抑える必要がある。測定時には、液面が水平になるよう調整し、目盛りを水平な視線で読み取ることが精度の高いデータ収集の基本となる。

補足
液体の体積を測定する際は、表面張力によって液面が盛り上がる(または凹む)「メニスカス」の最下端を目盛りとして読み取る。また、メスシリンダーは加熱や急激な温度変化に弱いため、加熱器具としての使用や熱い液体の直接投入は避けるべきである。

小学生のみなさんへ

メスシリンダーは、水の量や、実験で出てきた空気(気体)の量をはかるための道具です。細長い筒に、細かな目盛りがついています。

理科の実験では、亜鉛という金属に塩酸をかけて、どれくらいの水素が発生するかを調べるときに使います。塩酸を増やすと、出てくる水素の量も増えますが、金属が全部溶けてなくなると、それ以上は水素が出てこなくなります。グラフをかくと、とちゅうから横一直線になるのが特徴です。

目盛りを読むときは、平らな場所に置いて、目線を水の高さに合わせて真横から見るのが、正しくはかるコツです。二酸化炭素のように水に溶けやすい気体をはかるときは、特別なつなぎ方をして、正確にはかれるように工夫します。

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