こんにちは!Hirokiです。


手元に10円玉はありますか?

10JPY.JPG
By Bank of Japan - 自ら撮影, パブリック・ドメイン, Link


それぞれの10円玉で製造年が違いますね。

手元にある10円玉で最も古い製造年は何年ですか?一方で、最も新しいのは何年ですか?

古いものと新しいものでは、見た目が全く違いますね。

新しいもの光沢があるのに対して、古いものはくすんでいて、味を帯びています。


これこそが、この記事で学習する、“銅の酸化”の化学変化です。

鉄と硫黄の化学変化で学習した“化合”って覚えていますか?
中2化学3 イメージ


化合とは、2つ以上の物質がくっついて、全く異なる1つの物質になる化学変化のこと。

酸化も化合の一種で、酸素と化合すること酸化と言います。

この記事では、銅の酸化について学習していきましょう。




①酸化銅ってどんなん?

銅はわかりますよね? 10円玉には微量の銅が使われています。

銅はこんな感じ!

NatCopper.jpg
By Native_Copper_Macro_Digon3.jpg: “Jonathan Zander (Digon3)" derivative work: Materialscientist (talk) - Native_Copper_Macro_Digon3.jpg, CC 表示-継承 3.0, Link



金属の一種なので、キラキラ光って、光沢がありますね。

また、色は赤かっ色(せきかっしょく)です。

また、銅はまた、電気を通しやすいという性質があります。
なので、電化製品の導線に使われています。



Lautsprecherkabel Makro nah.jpg
By RobertKuhlmann - 投稿者自身による作品, CC 表示-継承 3.0, Link



一方で、古い10円玉は、光沢がなく、黒くなっていますね。
実は、空気中の酸素と反応して、銅が化学変化を起こしているので、色が変わってしまうのです。
この黒い物質が”酸化銅”です。



②【実験】銅の酸化の実験

銅の酸化は以下の器具を用いて行います。

中2化学5 実験

実験で使用する、”三脚(さんきゃく)”や”三角架(さんかくか)”はたまに問題で聞かれるのでおぼえておきましょう。


実験上の注意
銅を加熱している間は、よくかき混ぜる
⇒(理由)空気中の酸素と銅を完全に反応させるため


③【解説】銅が酸化すると何になるの?

銅を完全に反応させるために、よくかき混ぜながら実験を行ったところ、赤かっ色の銅を加熱すると、加熱した部分が黒色に変化した。

加熱するのは、空気中の酸素と反応するということなので、

銅を加熱すると、空気中の酸素と反応し、黒色の物質になることがわかりました。

銅 + 酸素 → 黒色の物質


では、この黒色の物質は何なのか?また、どのような性質があるのかを確認していきましょう。


〇黒色の物質
加熱する前の“銅”には光沢があったが、黒色の物質には光沢がない。
また、電気を通さないこともわかった。

つまり、これは“金属ではない”ということがわかる。

したがって、銅を加熱してできた黒い物質は、“酸化銅”である。また、酸化銅の性質は、加熱前の銅の性質は全くことなるものであることがわかった。


酸化銅はこちら!

CopperIIoxide.jpg
By User Walkerma on en.wikipedia, パブリック・ドメイン, Link




※補足
銅の化学式はCuであり、酸素はO2である。この銅と酸素が反応するので、なんとなく酸化銅(CuO)ができると予想できる。



銅の加熱前と加熱後の性質をまとめると以下のようになります。
反応前 反応後
物質 酸化銅
赤かっ色 黒色
こする 金属光沢 光沢なし
電気を流す 流れる 流れない


また、銅の酸化を化学反応式は以下のようになります。

銅 + 酸素 → 酸化銅
2Cu   + O2 → 2CuO


④【問題と解答】銅の酸化

問題
(1)銅を加熱したときに生成する物質を答えよ。
(2)(1)の色は。
(3)(1)の化学反応式を答えよ。
(4)(1)の反応をモデルで表せ。(銅原子を◎、酸素原子を〇)
(5)銅と酸素の化合する質量比を答えよ。
(6)(1)のような酸素と化合する反応を何というか。
(7)ステンレスの皿の上で銅粉を加熱すると、質量はどう変化するか。
(8)銅粉を加熱するときにしなければならないことは何か。
(9)(8)は、なぜか。


解答
(1)酸化銅
(2)黒
(3)2Cu + O2 → 2CuO
(4)
 解説 銅の酸化 モデル

(5) 銅:酸素=4:1
(6)酸化
(7)増える
(8)よくかき混ぜる
(9) 銅粉を空気中の酸素と完全に反応させるため


⑤【画像】まとめ画像

作成中


☆あわせて読みたい
銅の酸化 計算問題
マグネシウムの燃焼