\documentstyle{j-article}
\begin{document}
\title{銅アンモニアレーヨン 裏マニュアル ver. 1.20}
\author{吉野 惇郎}
\maketitle
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\section{出発前の確認と作業}
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\subsection{薬品類}
一回一テーブル当り以下の量が必要。

\begin{tabular}[htb]{lrl}
濃アンモニア水&7.39 mL&\\
硫酸銅(II)五水和物&0.80 g&(乳鉢ですりつぶして粉末にする)\\
20\%希硫酸&50 mL&(濃硫酸 6.45 mLを水で希釈して定容とする)\\
水酸化ナトリウム&0.28 g&\\
脱脂綿&0.24 g&\\
\end{tabular}
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\subsection{器具類}
テーブルごとに必要な器具は以下の通り。

\begin{tabular}[htb]{lll}
50 mLビーカー&x 2&(シュバイツァー試薬, 1\%アンモニア水用)\\
100mLビーカー&x 1&(20\%希硫酸用)\\
撹拌棒&x 1&\\
注射器シリンダー&x 1&\\
注射器用針(細)&x 1&\\
ポリ手袋&x (テーブル当り生徒数 + 1)&\\
ピンセット&x 1&\\
\end{tabular}

また、準備では以下が最低限必要。

\begin{tabular}[htb]{lll}
5mL駒込ピペットとゴム球&x 3&(濃アンモニア水, 1\%アンモニア水, 8\%NaOHaq用)\\
100mLビーカー&x 2&(1\%アンモニア水, 8\%NaOHaq用)\\
薬匙&&\\
撹拌棒&&\\
\end{tabular}

そのほかに、演示中に針が詰まったときの替えとして注射器用針(太)も同数必要。
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\section{当日の準備}
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\subsection{実験前に調製するもの}
\begin{description}
\item [8\%水酸化ナトリウム水溶液]
10mLは、水酸化ナトリウム 0.87g を水に溶かして定容として調製する。
一回一テーブル当り 3.2mL 必要。
\item [1\%アンモニア水]
10mLは、濃アンモニア水 0.4mL を水で希釈して定容として調製する。
一回一テーブル当り 4.8mL 必要。
\end{description}
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\subsection{演示前に調製するもの}
以下の手順でシュバイツァー試薬を調製する。以下は一回一テーブル分。
\begin{enumerate}
\item 50mLビーカーを一つ用意し、濃アンモニア水 7.2mLを入れる。
\item これに、硫酸銅(II)五水和物 0.80gを少しずつ加え、撹拌棒でよく攪拌してほぼ完全に溶かす。
\item これに、8\%水酸化ナトリウム水溶液 3.2mLを少しずつ加え、静かに攪拌する。
\end{enumerate}
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\subsection{演示時にテーブルに用意するもの}
\begin{enumerate}
\item シュバイツァー試薬 (50mLビーカー)
\item 1\%アンモニア水 4.8mL (50mLビーカー)
\item 20\%希硫酸 50mL (100mLビーカー)
\item 脱脂綿 0.24g
\item 撹拌棒 x 1
\item 注射器シリンダー x 1
\item 注射器用針(細) x 1
\item ポリ手袋 x 人数分
\item ピンセット x 1
\end{enumerate}
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\subsection{注意点と備考}
\begin{itemize}
\item シュバイツァー試薬の調製には約15分を要する。
\item シュバイツァー試薬は調製してから時間がたつと劣化する。一時間ぐらいで水酸化銅の沈殿が生じ、セルロースを溶かさなくなる。
\item なので、人手と必要量から考えて、遅れないよう早すぎないよう調製をはじめる時間を決める必要がある。
\end{itemize}
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\section{演示}
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\subsection{確認事項}
\begin{itemize}
\item 手袋着用。演示者、生徒とも。
\item 酸及び塩基を使用。生徒に注意を促すこと。
\item 万一皮膚や衣服に試薬がかかった時は、すぐに多量の水で洗うこと。
\end{itemize}
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\subsection{手順と要点}
\begin{enumerate}
\item 脱脂綿を少しずつ小さくちぎってシュバイツァー試薬に加え、撹拌棒でよく撹拌して溶かし、均一な溶液にする。
\item これに1\%アンモニア水を加えて撹拌する。
\item 得られた溶液を注射器のシリンダーにとり、針を付ける。
\item 注射器の針先を20\%希硫酸の中に入れ、溶液を押し出すと青い糸になり、しばらくすると白くなる。
\item 生徒に交代で糸の生成をさせる。
\end{enumerate}
\begin{itemize}
\item 演示前にこの実験で何をするか(セルロースから糸をつくる)を簡単に説明する。
\item 引き続き注意事項を話す。
\item 脱脂綿が溶けるところを生徒に見せると良い。
\item 脱脂綿を溶かしている間に、原理や関連する話を説明する。
\item 糸の生成は、どの生徒も一度はやれるよう気を配る。
\end{itemize}
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\subsection{注意点と備考}
\begin{itemize}
\item セルロースの溶解に約15分かかる。
\item セルロース溶液はとにかく均一になっているのが肝心。すべての段階で、溶け残りやむらがないように注意する。
\item セルロースを再生して遊ぶのに5分ほど必要か。
\item 注射器のピストンを押すときは、針を指で押さえながらすること。
\item 時々針が詰まったように感じられるときは、少し強くじっくり圧力をかけると出ることがあるが、
しばらく押しても針先から何もでてこないようなときは詰まった可能性があるので、
それ以上無理に押さずに針をとって、針の根本やシリンダーの先の詰まりを除いてみるか、
どうしてもだめなら裏方のひとに替えの針を頼む。
\item 針が詰まっているのに無理にピストンを押すと、針が抜けてせっかくのセルロース溶液を失うことになる。
\item 生成した糸は素手でさわらない(さわらせない)こと。硫酸が付いている。
どうしてもさわりたいならば水洗いしてからにする。
\item Schweizer's reagent は $[$Cu(NH$_{3}$)$_{4}$](OH)$_{2}$溶液で、この濃厚溶液にはセルロースがコロイドになって溶ける。
酸を加えるとセルロースが再生する。
\end{itemize}
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\section{後片付け}
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\subsection{演示後すぐにすること}
セルロース溶液の付いている物すべてを希硫酸廃液で洗い、セルロースをすべて再生させ、
これをできるだけ取り除いて水洗いし、水を切って燃えるゴミにする。

注射器の針は念入りに洗って詰まりを除いておく。

最後の演示後に余った8\%水酸化ナトリウム水溶液と1\%アンモニア水は希硫酸廃液に加える。
この際加えた体積を記録すること。
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\subsection{後日すること}
廃液をろ過し、残さは水洗いして水を切り、燃えるゴミにする。
濾液を中和し、廃液タンクに入れる。この際沈殿が生じないようにpHを調節すること。
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\subsection{注意点と備考}
\begin{itemize}
\item 廃液は銅を含むので、他の廃液の中和にはまわさないこと。
\item 余った8\%水酸化ナトリウム水溶液は、計算上 10mLが濃塩酸(12N) 1.8mLで中和できる。
\item 余った1\%アンモニア水は、計算上 10mLが濃塩酸(12N) 0.5mLで中和できる。
\item 希硫酸廃液は、余った塩基溶液を加えなかったとすると、一回一テーブル当り以下の物質を含み、約60-70mLで、
計算上は 4.64gの水酸化ナトリウムで中和できる。
\end{itemize}

\begin{tabular}[htb]{lr}
アンモニア&7.39 mL\\
硫酸銅(II)五水和物&0.80 g\\
硫酸&6.45 mL\\
水酸化ナトリウム&0.28 g\\
\end{tabular}
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\section{検討課題}
とにかく均一なセルロース溶液を得るのが困難。むらや溶け残りがあると細い針では確実に詰まる。
そのあたりを確実にできるようにする必要があるが、無理なら太い針でやることも考慮する。

量は適当か。一テーブル当たりの生徒の数に依存する。少ないとつまらないし、多くても飽きる。
要検討。

セルロースを溶かすのにかなり時間がかかるので、間をつなぐ話術のトレーニングが必要か。
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%\section{改訂履歴}
%\begin{description}
%\item [1.10β -> 1.20] 実験スケールを80\%に縮小。
%\item [1.00β -> 1.10β] 試薬使用量をほぼ確定。
%\end{description}
\end{document}