実験: 反応時間に対する温度の影響をテストする

May 18, 2023

図1。この実験では、水に浸したアルカ セルツァー タブレットをより速く、より激しく発泡させる方法を研究します。

アサディコフ/iStock/Getty Images Plus

科学仲間による

2023 年 7 月 12 日午前 6 時 30 分

客観的: 化学反応速度に対する温度の影響を測定する

科学分野：スマホで化学・科学

困難：初級者向け

所要時間：2～5日

前提条件： なし

材料の入手可能性： すぐに利用できる

料金: 非常に安い (20 ドル未満)

安全性: 熱湯溶液を扱う場合は大人の監督が必要な場合があります。

クレジット : アンドリュー・オルソン博士、科学仲間。 Science Buddies の Svenja Lohner 博士による編集

あなたは、Alka-Seltzer タブレットのテレビコマーシャルを見たことがあるかもしれません。あるいは、その広告スローガンの 1 つを聞いたことがあるかもしれません。 タブレットを水に落とすと、上のメイン画像 (図 1) に示すように、炭酸飲料のような泡がたくさん発生します。 ソーダと同様に、泡は炭酸ガス (CO2) です。 しかし、Alka-Seltzer では CO2 が生成されます。化学薬品反応これは錠剤が水に溶けるときに起こります。

アルカ・セルツァーは鎮痛剤および制酸剤として作用する医薬品です (制酸剤は胸やけなどの胃の酸性度を中和するのに役立ちます)。 使用される鎮痛剤はアスピリンであり、使用される制酸剤は重曹 (重炭酸ナトリウム、NaHCO3)。 錠剤を服用するには、コップ一杯の水に完全に溶かす必要があります。 重炭酸ナトリウムが水に溶解すると、ナトリウム (Na+) イオンと重炭酸 (HCO3) イオンに解離 (分裂) します。 （イオンというのは、分子重炭酸塩は、クエン酸 (錠剤の別の成分) からの水素イオン (H+) と反応して、二酸化炭素ガスと水を生成します。 つまり、炭酸ガスとは、製品この反応の。 この反応は以下の式 1 で説明されます。

式1。3HCO3− + 3H+ → 3H2O + 3CO2

それで、どうですか温度これに関連した重炭酸反応 ? 上に示した反応が起こるためには、重炭酸イオンが水素イオンと接触する必要があります。 溶液中の分子は常に運動しており、常に互いに衝突しています。 水素イオンと重炭酸イオンは、反応が起こるために十分なエネルギーで直角に衝突する必要があります。 溶液の温度は、溶液中の分子の平均的な動き (運動エネルギー) の尺度です。 温度が高いほど、分子の運動は速くなります。 温度は速度にどのような影響を与えると思いますか?レート、重炭酸反応の？

この化学科学プロジェクトでは、さまざまな温度の水にアルカセルツァーの錠剤を入れ、化学反応が完了するまでにかかる時間を測定することで、自分で確かめることができます。 また、センサーアプリを搭載したスマートフォンを使えば、アルカセルツァーのシュワシュワ音を録音することもできます。 熱い水と冷たい水ではどちらがより大きな音を立てると思いますか?

注記 : この科学プロジェクトでは、水温がアルカ セルツァー タブレットの溶解時間にどのような影響を与えるかを調査します。 センサー アプリを備えたスマートフォンを使用して、水中でのアルカ セルツァー反応のシュワシュワ音を録音し、1 つのアルカ セルツァー タブレットが水中で完全に反応するのにかかる時間を測定します。 このアプリは、反応時間に関する情報を提供するだけでなく、測定された音の強度に基づいて各反応の大きさを評価できるグラフを作成します。 携帯電話をお持ちでない場合は、反応を観察し、ストップウォッチを使用して各錠剤が溶けるまでの時間を測ることができます。