二酸化炭素の性質・発生方法・集め方まとめ【気体の性質】

目次

二酸化炭素の性質

今日のテーマは二酸化炭素です!二酸化炭素にはどんなイメージがありますか?

地球温暖化

お!確かに二酸化炭素によって地球の温暖化が進んでいるという話もありますね。

プラスチックの使用を減らしたりね!

うん、その辺の活動が本当に二酸化炭素の削減に効果があるかは疑問だけど、環境について考えることはいいことですね。

さて、今回はそんな地球環境に大きくかかわる二酸化炭素の性質について学んで環境博士になりましょう!

地球を守るぞ!

二酸化炭素の割合

まずは二酸化炭素って空気中にどのくらいあるか知ってる?

温暖化っていうくらいだし結構多いのかな?

なんか多いそうだけど、地球に存在する二酸化炭素は0.04%くらいで、そんなに多いってわけじゃないですね。

いろいろな機関が二酸化炭素の量を調べているのでデータはたくさんあるんだけど、気象庁が調べた変化量のグラフをみてみましょう!

だんだん増えているね

人間の活動によって二酸化炭素を排出しているのも1つの原因でしょう。まぁこれが地球温暖化に関わっているかもしれませんね。

グラフがジグザグで上昇していることに気付いた人は素晴らしい!ジグザグになっている理由は夏になると植物のある現象が増えるからです。さて何でかわかりますか?

光合成!

その通り!

夏は光合成で植物たちが光合成するから二酸化炭素の量が減ってこのようなグラフになります。(それ以外にもストーブなどのエネルギーを冬に多く使うからなどの理由もあるようです)

まぁとにかく二酸化炭素は0.04%あるよってこと

ちなみに空気中の二酸化炭素濃度が4%になるとめまいを起こし、7%になると意識がなくなります。金星は96.5%が二酸化炭素だからやってられませんな。(金星は気温が500℃とかになる)

二酸化炭素の発生方法

次に二酸化炭素の発生方法を学んでいきましょう!

車とかからいっぱい出てるよ

いや、確かに排気ガスには二酸化炭素が含まれていますが、あれは純粋な二酸化炭素だけの気体じゃないから、実験で二酸化炭素だけを集めてみましょう!

二酸化炭素の発生方法はいくつかありますが、最も有名な手順は塩酸石灰石を入れることです。

石灰石?

石灰石は地面から掘れる鉱物の1種で白色の石です。正式名称は炭酸カルシウムです。

まぁとりあえず白い石を塩酸に入れると二酸化炭素が出るよってことです。

解説したムービーを見てみましょう!

(準備中だから待っててね)

思ったよりたくさん発生している!

結構たくさんの石灰石を使ったからですね(笑)

塩酸に石灰石を入れると二酸化炭素が発生する

中2で習う化学反応式で書くと2HCl+Na₂CO₃→2NaCl+H₂O+CO₂って書きます。
なんかかっこいいね

このほかにも二酸化炭素を発生させる方法はあって、例えば入浴剤のバブをお湯に入れたり、お酢にベーキングパウダー(炭酸水素ナトリウム)を入れても二酸化炭素をつくることができます。

二酸化炭素の集め方

二酸化炭素の集め方についても学んでいきましょう!

気体シリーズ恒例!

水素や酸素は水上置換法で回収したけど、二酸化炭素は微妙です。

微妙?

そう、微妙の意味を知るためにさっきの実験の続きを見てください♪「集めた二酸化炭素をペットボトルに入れて振る」実験です!

(そのうち実験します、、、すいません。)

ペットボトルが凹んだ!

うん!これは二酸化炭素が水に溶けたから凹むんだ!

振る前↓(水の量が1/3くらいだと成功しやすいです)

振った後↓

ペットボトルがこのように変化する理由は、二酸化炭素は水に溶ける性質があるからです。

二酸化炭素は水に少し溶ける

じゃあ水上置換法は使えないのか

これが微妙なところなんです。水に溶けてはしまうけど、まぁまぁ集めることができるから水上置換法で回収することもできるし、空気よりも密度が大きいから下方置換法で回収することもできます。

これが微妙ってところか

二酸化炭素は水上置換法・下方置換法どちらで回収することもある

水上置換法だと無駄ができちゃうけど、100%二酸化炭素を回収できるけどロスが多い。

下方置換法だとロスは少ないけど純粋な二酸化炭素を回収することができないっていうデメリットがあります。

難しいね

二酸化炭素の性質

次に基本的な二酸化炭素の性質を抑えておきましょう!

二酸化炭素の性質

詳しくそれぞれの項目を見ていこう!

色・におい

二酸化炭素は無色・無臭の気体です。

においないんだ!

燃やした時に発生するイメージがあるから、においがあるように思うけど二酸化炭素ににおいはありません。

火事の際に発生して、吸ってしまうと体が動かなくなる一酸化炭素もにおいがないからこと危険な気体です。

密度

酸素の密度は1.84g/Lで、空気の密度は1.20g/Lだから空気よりも密度そこそこ大きいです。

だから下方置換法で回収できるんだね

そういうことです♪

二酸化炭素の密度は空気より大きい

水への溶けやすさ

二酸化炭素は水に少しだけ溶けます

水上置換法じゃなくて下方置換法もOK

二酸化炭素が水に溶けた時、その水溶液は「酸性を示します

これは二酸化炭素を吹き込んだ水にBTB液を入れると黄色になることからわかります。

BTB液の変化はこうでしたね。

二酸化炭素は水に溶けると酸性を示す

酸性雨っていう環境問題を聞いたことありますか?

銅像が溶けるやつだね

そうです!雨が酸性だから金属を溶かしちゃうんです。

NHK for School

この時の酸性の強さは二酸化炭素を限界まで溶かした時のマックスだから自然界の限界(pH5.6)です。

自然の雨も酸性なんだ

はい、でも工業などが発展して排気ガスなどから出る気体は水に溶けた時に二酸化炭素より、もっと強い酸性を示すから自然の雨よりも危ないんだ!

酸性雨とその強さを示すpHの詳しい話は↓から

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そのほかの性質

二酸化炭素の性質として有名なものは「石灰水を白くにごらせる」ですね。

小学校の実験でもよくでるね

ね、石灰水に二酸化炭素を溶かしたムービーはコチラ

二酸化炭素は石灰水を白くにごらせる

詳しい変化は中3の化学で学習してください♪

二酸化炭素の性質が「火を消す」だと思っている人がよくいるけど、二酸化炭素にその性質はありません。

ロウソクに二酸化炭素を吹き込むと火が消えるから誤解されがちだけど、二酸化炭素のおかげじゃなくて、酸素がなくなったせいで火が消えます。この時吹き込むのは窒素とかでもいいのさ。

ドライアイス

二酸化炭素といえば、ケーキを買った時に入っていたりするコレですね!

ドライアイス

そう!ドライアイスです。

ドライアイスって二酸化炭素なの?

うん、ドライアイスは二酸化炭素を固体の状態にしたものです。

なんで氷を使わないの?

いい質問だね!氷を使ってケーキなどを冷やすことはできるけど、その後が大変なんです。

氷がだんだんあったかくなったらどうなりますか?

水になる!

その通り!でも水に変わったら大問題が出てきます。

ケーキが水だらけになっちゃうじゃん!

そうなんです!だからケーキなどを冷やす時はドライアイスが用いられるんです!

水の場合は温度が上がっていくと固体⇒液体⇒気体というように状態変化するけど、ドライアイスは固体⇒気体って変化(昇華)します。

液体の状態にならないから、ものを冷やすのにもってこいってわけ!

二酸化炭素は便利!

なんでこのような変化になるかというと、二酸化炭素の沸点(液体⇒気体になる温度)は-78.5℃に対し、融点(固体⇒液体になる温度)は-56.6℃と水などと比べて温度が逆転しているからです。不思議ですね。

今回のまとめ

塩酸に石灰石を加えると二酸化炭素が発生する
二酸化炭素は水に少し溶け、溶けた水溶液は酸性を示す
石灰水に二酸化炭素を吹きこむと白くにごる

今回のまとめクイズ!

次のうち二酸化炭素の性質として正しいものは?
次のうち二酸化炭素の性質として正しいものは?
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次の学習も一緒に頑張ろうね!

次の学習

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この記事を書いた人

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。
子供のころ勉強に使っていた学習サイトを自分でも作りたくでトライし始めました!
理科の授業を「何度でもふりかえる」ことが出来るように、知識+思考力がつくサイトにしていくのでよろしくお願いします!

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