過冷却の実験に水を使うことはよくありますが、結構失敗しやすいんですよね。そこで代わりに冷凍庫がいらないハイポを使ってみましょう。
使用器具および試薬
使用器具
・耐熱性の容器
・小鍋
・温度計
使用試薬
・ハイポ
実験方法
1.
耐熱容器にハイポを好きな量入れる。
2.
小鍋に水を入れて、耐熱容器を置いて加熱する。
3.
加熱を続けていくとハイポが融けるので、全て液体になったら加熱を止めてそのまま放置する。
4.
温度計で水温を測り、水温が40 ℃を下回るまで待つ。
5.
ハイポの結晶を一粒袋から取り出して液体に入れる。このときの液体の変化を観察する。
後片付け
固まったハイポは取り出しにくいので、熱湯で温めて液体にしたあと、大量の水に溶かして流します。もし水がもったいないと思ったら、液体のハイポをビニール袋に入れて固まるのを待ち、袋ごと燃えるゴミに捨ててもいいでしょう。
ポイント
過冷却とは、液体が固体になるときの温度、つまり凝固点よりも低い温度なのに液体のままとなっている現象のことです。
ハイポとはチオ硫酸ナトリウムのことで、よく水槽のカルキ抜きとして用いられています。ハイポの凝固点は48℃なので、沸騰したお湯で十分融かしたあと室温になるまで放置すれば過冷却状態になります。水の場合冷凍庫に入れて過冷却状態にしますが、冷凍庫から取り出すときの衝撃ですぐに氷になってしまって失敗しやすいです。ハイポなら冷やす時はその場で放置するだけでいいので失敗しにくいというメリットがありますね。
過冷却状態の液体が凝固する際に熱(凝固熱)が発生します。酢酸ナトリウムという物質が使われている「エコカイロ」という商品は、この発熱の仕組みを利用しています。エコカイロが発熱するときの温度は43〜50℃らしいです。あったかいですね。ハイポだとどれくらいの発熱するでしょうか？温度計を使って確かめてみましょう(ガラス製の温度計は割れるかもしれないので、金属のデジタル温度計をお勧めします)。