酸化銅を炭を使って還元して銅を取り出そう!

銅の性質と歴史

銅は10円玉などの硬貨や青銅器にも使われていて、人類の歴史でもたくさん応用されています。

なぜ銅が多く利用されてきたかというと、銅は加工がしやすく、さびにくい、電気や熱を通しやすく、また、靴に10円玉を入れておくと臭いが減るというように、殺菌作用もあります。

人類は、便利な銅を何千年もの間、いろいろな方法で使ってきました

現在では、1円玉以外の硬貨や、電流が流れやすく安いことから電線に使われたりしています。

昔は、青銅器という祭りに使われる工芸品や、人類が鉄を手に入れるまでの農機具として利用されました。

6000年前の人も銅を手に入れる技術を持っていました。今回はその技術について学んでいきましょう!

酸化銅から銅を取り出そう!

銅は自然界では、空気中の酸素と反応していて、酸化銅の状態で存在しています。銅と酸素の結びつきは弱いですが、長い時間で酸素が銅に化合しています。なので、銅に化合した酸素を取り出す必要があります。

化合した酸素を取り出すためには、銅よりも酸素と仲のいい(結びつきが強い)物質を一緒に加熱します

今回は銅よりも酸素と仲のいい、炭素(炭)で銅を作ります

このように酸化物から酸素を奪い取る反応を還元といいます。酸化の逆の化学反応です。

モデル図で考えると下のようになります。

酸素との仲のいい物質に酸素は結合します酸化銅は酸素が奪われて還元され銅になり、逆に炭素は酸化されて二酸化炭素になります。

化学反応では、一方が酸化され、もう一方は還元されます。酸素が化合する原子を変えるだけなので、酸化と還元は同時に起こります。

実験をして還元をしてみましょう!

反応前の酸化銅は黒色です。この黒色の酸素銅と炭素をよく混ぜます。この混ぜる操作をしっかりと行わないと、物質同士が触れる面積が少なくて、還元があまり行われません。

混ぜた混合物を試験管の中に入れてガスバーナーで加熱すると反応が起きます。

反応後の物質は赤色になっています。これが銅の色ですね。反応後の銅を試験管の底でこすると金属光沢が見られます。また、電流を流すと流れます。このことから金属であることが確認できます。

 

反応後の試験管をよく見ると黒色の物質が残っています。これは、酸化銅との反応で残った炭素が残ってしまっているからです。(酸化銅が反応で残っている可能性もあります)

下の操作をすると、残ってしまった炭素を取り出して、純粋な銅を取り出すことができます

ちなみに、液体に残った物質を沈殿といい、上に残っている液体を上澄み液といいます。

このように炭素を使って、銅を取り出す方法は簡単にできるので、大昔から行われてきました。

炭素でなくても酸素と仲のいい物質であればいいので、水素でも同じように還元を行うことができます。

まとめ

酸化物から酸素を奪う化学変化を還元という

酸化銅と炭素を混ぜて加熱すると酸化銅が還元され銅を取り出せる

酸化と還元は1つの化学反応で同時に起きる

中2 化学
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プロフィール
ゆうしろ

私立中・高一貫校の現役理科教員です。
専門は生物学で、中学・高校理科の教員免許を持っています。
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