\documentstyle{j-article}
\begin{document}
\title{銅アンモニアレーヨン 裏マニュアル ver. 2.10}
\author{吉野 惇郎}
\maketitle
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\section{準備}
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\subsection{準備の手順}
実験前に以下の準備をする。
\begin{enumerate}
\item 20\%希硫酸を必要量調製する。
\item 8\%水酸化ナトリウム水溶液を必要量調製する。
\item 1\%アンモニア水を必要量調製する。
\item 50mLビーカーに"A" "B" "C"のラベルを付ける。
\end{enumerate}

演示前に以下の準備をする。
以下は一テーブル分の準備で、これを同時に演示するテーブル数分行う。
\begin{enumerate}
\item "A" "B" "C"の 50mLビーカー各１個用意する。
\item 100mLビーカー１個用意する。
\item 撹拌棒を用意する。
\item 注射器シリンダーと針を一組用意する。
\item ピンセット一個用意する。
\item 8\%水酸化ナトリウム水溶液 4mLを"B"のビーカーにとる。
\item 1\%アンモニア水 4mLを"C"のビーカーにとる。
\item 20\%希硫酸 50mLを 100mLビーカーにとる。
\item 脱脂綿 0.25gを量りとる。
\item [これ以下は演示 5分前に]
\item テトラアンミン銅(II)硫酸塩溶液を"A"のビーカーに調製する。
\item [これ以下は演示直前に]
\item 上で用意したすべての物を演示テーブルに配る。
\item 演示テーブルに必要量のポリ手袋を配る。
\end{enumerate}
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\subsection{演示テーブルに配る物の確認}
\begin{enumerate}
\item 50mLビーカー "A" "B" "C" (試薬)
\item 100mLビーカー (希硫酸)
\item 撹拌棒
\item 脱脂綿
\item 注射器のシリンダーと針
\item ピンセット
\item ポリ手袋
\end{enumerate}
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\subsection{調製法}
\begin{description}
\item [20\%希硫酸]
100mLは、濃硫酸 13mL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 50mL必要。
\item [8\%水酸化ナトリウム水溶液]
40mLは、水酸化ナトリウム 3.5g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 4mL必要。
\item [1\%アンモニア水]
40mLは、濃アンモニア水 1.6mL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 4mL必要。
\item [テトラアンミン銅(II)硫酸塩溶液]
一回一テーブル分は、濃アンモニア水 9mLに硫酸銅(II)五水和物粉末 1.00gを
加え撹拌棒でよく撹拌して溶かして調製する。
\end{description}
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\subsection{銅アンモニア溶液調製の備考}
\begin{itemize}
\item 硫酸銅粉末は一度にアンモニア水に加えてよい。
\item 撹拌というよりはむしろ撹拌棒で粉末をビーカーの底にこすりつけるようにするとよい。
\item 硫酸銅は、だいたい半量がアンモニア水に溶けていれば、
あとで水酸化ナトリウム水溶液を加えたときにすべて溶ける。
目安としては、溶液を通して未溶解の固体を見るとき、
固体と溶液とが見分けにくくなるくらい溶液の色が濃くなっていればよい。
\item 銅アンモニア溶液は調製に時間をかけたり、調製してから時間が経過したりすると
劣化して使い物にならなくなる。耐えうる時間の目安は15-30分間だが、
できるだけ使用直前に手早く調製する。
\end{itemize}
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\section{演示}
%\subsection{安全確認事項}
\begin{itemize}
\item 手袋着用。演示者、生徒とも。
\item 酸及び塩基を使用。はじめに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。
\item 生徒に操作させる時は常に注意を払うこと。
\end{itemize}
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\subsection{操作}
\begin{enumerate}
\item "A"試薬に、"B"試薬を加える。
\item 得られた溶液に脱脂綿を3-4回に分けて加え、
撹拌棒でよく撹拌して溶かし、均一な溶液にする。
\item 得られた溶液に"C"試薬を加え、撹拌して全体を均一にする。
\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 注射器の針先を希硫酸の中に入れ、ゆっくり溶液を押し出すと青い糸が生成する。
\item しばらく待つと糸が脱色して白くなる。
\end{enumerate}
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\subsection{操作の注意点と備考}
\begin{itemize}
\item 銅アンモニア溶液に水酸化ナトリウム水溶液を加えるときは、撹拌はほとんど必要ない。
気休め程度に溶液中で撹拌棒を静かにゆっくり回すくらいにとどめる。
\item あまりのんびり操作をしない。手早く。
\item 銅アンモニア溶液、シュバイツァー試薬ともに濃青紫色。セルロースが溶けてくると濃紺色になってくる。
溶液の色から深みが消え、ただの青色になったら溶液が劣化していると考えられる。
劣化したらセルロースが溶けなくなる。
\item セルロース溶液が均一になるよう気を付ける。濃度にむらがあると注射器や針で詰まる。
\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。すっぽ抜けることがある。
\item 針が詰まっているのにそれ以上圧力を加えないこと。針がすっぽ抜けたり、溶液が顔にかかったりすることがある。
\end{itemize}
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\subsection{演示の要点}
\begin{itemize}
\item 綿が溶ける様子を生徒に見せると良い。
\item 話の向きはセルロースまわりにするのが適当。コロイドや錯化学には踏み込まないのが賢明か。
\item 糸の生成は生徒全員にさせる。
\item 生徒に操作をさせる前に話すことはすべて話す。
\item 生徒にさせるときは、スムーズに押し出せないときは押し出すのを止めるよう必ず注意する。
\item 演示中にシュバイツァー試薬が劣化して綿が溶けなくなってしまったら、
隣のテーブルからセルロース溶液をもらうなどして糸の生成はして下さい。
\end{itemize}
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\subsection{演示例案}
以下の演示例はまだ充分な検討がなされていない粗案です。
文中の客観的事実に誤りがある可能性があります。
各個人で改良してお使い下さい。

\begin{verbatim}
(開始)
次は銅アンモニアレーヨンを造ります。
はじめに注意ですが、机の上のビーカーの中には危険な薬品が入っているので、何かして下さい、と言うまではビーカーには触らないようにして下さい。
それから、後でみなさんにもやってもらうことがありますので、手袋を着けて下さい。
(手袋の着用を確認。もちろん演示者も手袋をする。)

("A"を手にして)
これは硫酸銅という薬品をアンモニア水に溶かしたものです。
("B"も手にして)
これは水酸化ナトリウムを水に溶かしたものです。
(混ぜて)
これらを混ぜるとシュバイツァー試薬という薬品ができます。
この薬品には不思議な性質があって、
(綿を入れて、半分位溶けてどろっとしたところを見せながら)
このように綿を溶かします。
綿は水には溶けませんが、この薬品を使うと綿を溶かすことができます。

(残りの綿を入れて撹拌しながら)
いま私たちが造ろうとしているのは、はじめに言いましたように銅アンモニアレーヨンという繊維です。
みなさんはキュプラという名前のほうに馴染みがあるかも知れませんが、キュプラは銅アンモニアレーヨンのことです。
他にも、ベルベングレーヨンとも呼ばれることがあります。
キュプラは一般的に裏地として使用され、柔らかく、吸湿性が高くさらっとした肌触りの布になります。

今溶かしている綿はセルロースという物質があつまってできています。
セルロースは、綿以外の植物からつくったものにも含まれていて、たとえば木材から作った紙もセルロースからできています。

綿はそのまま紡いでも糸になります。この糸は木綿ですね。
では、その綿を一度薬品で溶かしてから糸を作るのはどうしてかといいますと、糸にならないような綿屑を有効に利用することができるということがありますし、またこうすることによって、セルロースのあつまり方が綿とは違うものができるということがあります。
これにより銅アンモニアレーヨンはもとの綿にはない性質を持ちます。

一般に天然のセルロースを含むものを薬品で加工してつくる繊維をレーヨンといいますが、このレーヨンという言葉は光に由来し、これは、レーヨンが美しい光沢を持つことによります。
実際、キュプラは絹に近い光沢を持ちます。
人造絹糸、という言葉をみなさんも聞いたことがあるかも知れませんが、これはレーヨンのことです。
レーヨンは絹のような糸を人工的に造ろうとして今から１世紀ちょっと前にフランスで世界で最初に創られた化学繊維です。

(均一になった。"C"を手にして)
綿がすっかり溶けたようなので、このアンモニア水を加えて薄めます。
(シリンダーに詰めて針を付けて)
さて、これを希硫酸のなかに押し出してみましょう。
(押し出す)
すると、固まって青い糸になりましたね。ここでしばらく待ちますと、
(待つ)
白い糸になりました。これで銅アンモニアレーヨンのできあがりです。

では、みなさんも銅アンモニアレーヨンの糸を造ってみて下さい。
ここで注意ですが、ピストンを押していて、詰まったようになってするすると押し出せなくなったときは、押すのをやめるようにしてください。
(生徒に糸を作らせる。適当なところで交代させる。)

(溶液がなくなるか、生徒が飽きたら)
ではこれで銅アンモニアレーヨンを造る実験は終わりです。
\end{verbatim}
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\subsection{演示の注意点と備考}
追加資料の検討課題も参照して下さい。
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\end{document}