こんにちは。
八千代緑が丘校の轟です。
今日は生徒からこんな質問を頂きました。
『二酸化ケイ素がフッ化水素やフッ化水素酸と反応して
溶けることを学びました。
その流れで、「フッ化水素酸の保存には
ポリエチレン容器を使用します」と参考書に書いて
ありました。
二酸化ケイ素がフッ化水素酸に溶けることと、
フッ化水素酸をポリエチレン容器で保存することと
どのような関係があるのですか？』
自分の「わからない」ということに気が付き、
そして、それを解決しようとしているところが
素晴らしいと思います。
今日はこの質問にお答え致します。
端的に回答しますと、
「フッ化水素酸をガラス瓶で保存すると、
ガラス瓶が溶けてしまうから」
となります。
ただ、おそらく、上記の質問をしてくれた生徒は
二酸化ケイ素とガラス瓶の関係をご存知ないと
思いますので、それを後半でお話し致します。
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ガラスは人類によって最初に作られた合成材料の1つで、
紀元前3,000～2,000年の間に都市誕生の地である
メソポタミアで発明されました。
ガラスは融けた砂(主成分は二酸化ケイ素SiO2)から
できています。
ガラスを製造するには、二酸化ケイ素SiO2の融点を適当な
融剤を添加して、窯で到達できる温度内に下げる必要があります。
最もよく使われるガラスは、主成分を二酸化ケイ素SiO2とするケイ砂に、
炭酸ナトリウムNa2CO3や炭酸カルシウムCaCO3などの原料を加えて、
それらを融解して得られる「ソーダ石灰ガラス」です。
ソーダ石灰ガラスの融点は約1,000℃で、この温度なら
窯で簡単に製造することができます。
また、高純度の二酸化ケイ素SiO2を2,000℃以上の高温で融解後、
急冷してできるガラスは、「石英ガラス」と呼ばれます。
そして、これを繊維状にすると「光ファイバー」になります。
光ファイバーは、胃カメラなどの内視鏡や装飾品、光通信などに使われます。
ケイ砂とホウ砂Na2B4O7･10H2Oを原料にした「ホウケイ酸ガラス」は、
熱膨張率が通常のガラスの3分の1程度で、急激な温度変化に比較的強く、
ビーカーやフラスコなどの実験器具に使われます。
原料にケイ砂と炭酸ナトリウムNa2CO3、酸化鉛(II) PbOを用いた「鉛ガラス」は、
屈折率が大きく、軟質で加工性が大きいことから、光学レンズから装飾用の
クリスタルガラスまで、幅広く使用されています。
鉛ガラスは比重が大きく、X線の吸収能が大きいため、
放射線遮蔽窓などにも使われています。
以上のように、二酸化ケイ素は様々なことに活用されていますが、
ガラスの主成分でもあるわけです。
ですから、ガラスの主成分がフッ化水素酸と反応して溶けてしまうのであれば
フッ化水素酸をガラス瓶で保存することは適切でないため、
ポリエチレン容器で保存するということになります。
ちなみにこの題材ですが、センター試験の
2012年(本試)、2008年(追試)、2002年(本誌)、1997年(本)
で出題されているなど、繰り返し出題されている内容です。
ですから要チェック！！
さて、勉強していると、わからないことに直面します。
中には、質問すると、わかっていないと思われて
恥ずかしいと思う方もいらっしゃるかもしれません。
私は、「わからない」ことを、そのままにせずに
解決しようとする、その姿勢が素晴らしいと思います。
「わからない」の原因は、書いてあるロジックが難しくて
解読できない場合もありますし、今回の質問のように
予備知識が足りていなかったりもします。
私たちは、生徒たちの「わからない」「知りたい」
という気持ちに応えていきたいと思います。
興味もないことを授業で言われてもなかなか頭に
入ってこないですが、「知りたい」と思ったときに
その疑問の答えが頭に入りやすく、また、頭の中に
定着しやすいものです。
ですから、何か困ったり、知りたいと思った際には
是非、ご相談下さい。
(八千代緑が丘校 轟)
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