\documentstyle{j-article}
\begin{document}
\title{銅アンモニアレーヨン 裏マニュアル ver. 3.00}
\author{吉野 惇郎}
\maketitle
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\section{準備}
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\subsection{実験前の準備}
実験前に濃硫酸を水で希釈して20\%希硫酸を必要量調製する。
20\%希硫酸は、一回一テーブル当たり 50mL必要で、これは濃硫酸 6.5mLに相当する硫酸を含む。
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\subsection{演示前の準備}
演示前に裏方で以下のものを準備して演示テーブルに用意する。
以下は一テーブル分の準備量。

\begin{tabular}[htb]{lrl}
10w/v\%アンモニア水&1瓶&消毒用のもの。溶液残量が20mL以上あることを確認する。\\
硫酸銅(II)五水和物粉末&1.00 g&\\
水酸化ナトリウム(固体)&0.35 g&潮解するので演示直前に乾いた 50mLビーカーにとる\\
脱脂綿&0.27 g&正確に。\\
20\%希硫酸&50 mL&100mLビーカーにとる。\\
空50mLビーカー&$\times$ 2&\\
撹拌棒&$\times$ 1&\\
注射器シリンダーと針&$\times$ 1&\\
ピンセット&$\times$ 1&\\
ポリ手袋&人数分&演示者の分も含める。\\
\end{tabular}
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\section{演示}
\subsection{安全確認事項}
\begin{itemize}
\item 手袋着用。
\item 酸及び塩基を使用。必要に応じ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{演示操作}
\begin{enumerate}
\item 空の 50mLビーカーにアンモニア水 20mLをとる。
\item 硫酸銅粉末をこれに加え、軽く撹拌して溶かす。
\item 水酸化ナトリウムをこれに加え、撹拌して溶かす。
\item 脱脂綿を２回に分けてこれに加え、撹拌して均一な溶液にする。
\item 注射器のシリンダーにこの溶液をとり、針を付けて希硫酸中でゆっくり押し出す。
\item はじめ青い糸ができるがしばらくすると脱色し白い糸になる。
\end{enumerate}
\begin{itemize}
\item 脱脂綿を溶かすところまでは手早くする(5分くらい)。溶かした後の溶液も長く放置しない。
\item 混ぜすぎはとても良くない。充分に溶けたり均一になったりしたらそれ以上撹拌しない。
\item 水酸化ナトリウムは、三分の二以上溶けていれば多分次の操作しているうちにすべて溶けるので、
完全に溶かすことにこだわって時間を食わないようにする。
\item 脱脂綿は薄く広げたほうが溶けやすい。撹拌するときに撹拌棒にからみつかせるとその分が溶けにくくなる。
\item 良くできたセルロース溶液はむら無く均一などろっとした流動物。
\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。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。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 セルロース溶液ができるまでは話をするために操作が止まったり遅くなったりしないよう注意する。
セルロース溶液ができた後も、話をするために溶液を長く放置しない。
\item 演示者が注射器から青い糸を生成して、放置して白い糸になるまでにだいたい 1分間くらいかかるので、
その時間を活用して話をする。
\item 演示者に引き続き生徒全員に糸の生成をさせる。
このとき針を指でおさえることと、ピストンを押しても針先から何も出てこず詰まったような感触があるときは
それ以上ピストンを押さないで演示者に知らせるよう必ず注意する。
\item 生成させた糸を希硫酸中から外に出すときは、もう一つの空のビーカーを活用し、
特に素手で触るときには水道などで水洗いしてからにするようにする。
\end{itemize}
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\subsection{演示例}
各個人で改良してお使い下さい。操作優先で喋るのは操作を妨げないように。

\begin{verbatim}
「次は銅アンモニアレーヨンを造ります。
銅アンモニアレーヨンというより、キュプラという呼び方のほうがなじみ深いひともいるかと思います。」

アンモニア水 20mLをとりながら、
「まず、アンモニア水をとります。
このアンモニア水は虫さされなどの消毒用です。
アンモニア水は万能指示薬を紫[未確認]色に変えるアルカリ性です。」

硫酸銅をとって、
「この青い粉末は硫酸銅といって銅の入っている薬品です。
これをアンモニア水に加えますと、」
加えて溶かし、
「このように濃い青紫色の溶液になります。」

水酸化ナトリウムをとって加えて溶かしながら、
「次に水酸化ナトリウムを加えます。
水酸化ナトリウムも前の指示薬の実験で見たようにアルカリ性ですね。」

「この溶液はシュバイツァー試薬といいまして、不思議な性質を持つ薬品です。
これに綿を入れてみますと、」
綿を入れて溶かしながら、溶ける様子を生徒にみせつつ、
「どんどん綿が溶けていきます。
綿はセルロースという物質からできていますが、シュバイツァー試薬はこのセルロースとくっついて溶かす働きがあります。
ですから、同じくセルロースからできている紙などもこのシュバイツァー試薬に溶けます。」

均一に溶かしたら、注射器に溶液を吸いつつ、
「これを注射器にとって希硫酸の中に押し出してみますと、」
しばらく[15秒くらい]押し出して、
「糸のようになりましたね。
この希硫酸は炭酸水よりもっと強い酸性で、アルカリ性のシュバイツァー試薬を中和してなくしてしまうので、溶けていたセルロースが固まって糸になったのです。
このように天然のセルロースを加工してつくる繊維を一般にレーヨンと言いますが、そ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。
みなさんも人造絹糸という言葉を聞いたことがあるかも知れませんが、そ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つくろうとして世界で最初に作られた化学繊維です。」
この位放置しておけば白くなる[と思う]ので、
「このようにシュバイツァー試薬の青色が無くなったら銅アンモニアレーヨンの出来上がりです。」

「では、みなさんも銅アンモニアレーヨンを作ってみて下さい。
その前に、このセルロースの溶けた溶液はアルカリ性が強いので手袋をして下さい。
それと、注射器のピストンを押すときは、針を指で押さえるようにしてください。
また、針先から何も出てこないで詰まったような感触の時は、無理にピストンを押さずに知らせて下さい。」
で、適当に遊んでもらう。

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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\end{document}