実験 / experiment_general

再結晶実験

温度による溶解度の違いを利用して、固体物質を精製する再結晶の原理・操作・観察ポイントを整理する実験教材です。

実験教材

難易度：標準目安：45分

# 実験 # 分離 # 精製 # 再結晶 # 溶解度 # 結晶

この教材で学ぶこと

到達目標

再結晶が固体の精製法であることを説明できる
温度による溶解度の違いを利用する理由を説明できる
熱時ろ過と冷却の意味を理解できる
結晶と不純物の分離の考え方を説明できる

前提知識

溶解度
溶液
ろ過
混合物の分離

図・写真

※スマホで画像が見づらい場合は、画像を拡大表示するか、別タブで開くと確認しやすいです。

硫酸銅の結晶を作っている実験写真 — 硫酸銅の結晶を作っている写真。溶液から結晶が析出する様子を再結晶のイメージとして確認できる。

ビーカー内にできた塩化ナトリウム結晶の写真 — 塩化ナトリウムの結晶の写真。溶媒が減ったり温度が下がったりすると、溶けきれなくなった物質が結晶として現れる。

再結晶の流れを示す模式図 — 再結晶では、熱い溶媒に溶かし、不溶性不純物を除き、冷却して目的物を結晶として取り出す。

実験情報

目的

不純物を含む固体を、溶解度の温度変化を利用して精製する。

原理

多くの固体は、温度が高いほど溶媒によく溶け、温度が低くなると溶けにくくなる。この性質を利用して、熱い溶媒に目的物を溶かし、冷却して純度の高い結晶として取り出す。不溶性の不純物は熱時ろ過で除き、溶液中に残る不純物は母液側に残す。

器具

ビーカー
三角フラスコ
ろ紙
ろうと
ガラス棒
加熱器具
氷水
保護メガネ

試薬

不純物を含む固体試料
適切な溶媒
必要に応じて活性炭

手順

保護メガネを着用し、試料と溶媒を確認する。
不純物を含む固体を少量の熱い溶媒に溶かす。
完全に溶けない固体がある場合は、熱時ろ過で取り除く。
ろ液をゆっくり冷却し、結晶を析出させる。
結晶が十分に出たら、ろ過して結晶を集める。
必要に応じて少量の冷たい溶媒で結晶を洗う。
乾燥させ、結晶の形や色を観察する。

観察結果

試料	結果
熱い溶媒に固体を加える	固体が溶けやすくなる
冷却する	結晶が析出する
不溶性不純物	熱時ろ過で取り除かれる
母液	一部の不純物が残る

安全上の注意

加熱した溶液やガラス器具でやけどをしないように注意する。
溶媒の種類によっては引火性があるため、火気を避ける。
試薬を直接触れない。
熱い溶液を急に密閉しない。
こぼした場合は教員や指導者に知らせる。

廃液・廃棄

母液や洗液は、溶媒の種類に応じて指定された廃液容器に入れる。
使用済みろ紙や結晶は、指導者の指示に従って処理する。

早覚え表

印刷・PDF保存・CSVダウンロードに対応しています。

再結晶の操作と目的

操作	目的	ポイント
熱い溶媒に溶かす	目的物をできるだけ溶かす	溶媒は少量にする
熱時ろ過	不溶性不純物を除く	冷える前にすばやく行う
ゆっくり冷却	結晶を析出させる	急冷しすぎると細かい結晶になりやすい
ろ過して結晶を集める	目的物を回収する	母液に不純物が残る
冷たい溶媒で洗う	表面の不純物を除く	結晶が溶けすぎないようにする

再結晶でよく問われるポイント

疑問	答え	理由
なぜ熱い溶媒を使うのか	目的物をよく溶かすため	高温ほど溶解度が大きい物質が多い
なぜ冷却するのか	結晶を析出させるため	低温では溶けきれなくなる
なぜ少量の溶媒を使うのか	冷却時に結晶を出しやすくするため	溶媒が多すぎると結晶が出にくい
なぜ冷たい溶媒で洗うのか	結晶を溶かしすぎないため	温かい溶媒だと目的物も溶けやすい

覚え方・暗記ポイント

再結晶は固体を精製する方法。

温度による溶解度の差を利用する。

熱い溶媒で溶かし、冷やして結晶を出す。

不溶性不純物は熱時ろ過で取り除く。

母液には不純物が残りやすい。

溶媒が多すぎると結晶が出にくい。

1 再結晶の原理 2 熱時ろ過と冷却

1 再結晶の原理

再結晶は、固体物質の精製に使われる方法です。

多くの固体は温度が高いほど溶媒によく溶け、冷えると溶けにくくなります。

この溶解度の違いを利用して、熱い溶媒に溶かした目的物を冷却し、純度の高い結晶として取り出します。

確認ポイント

再結晶の目的を説明できる
温度と溶解度の関係を説明できる
冷却で結晶が出る理由を説明できる

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2 熱時ろ過と冷却

不溶性の不純物がある場合は、溶液が冷える前にろ過して取り除きます。

これを熱時ろ過といいます。

ろ液を冷却すると、目的物が結晶として析出します。冷却の仕方によって、結晶の大きさや形が変わることがあります。