実験 / experiment_general

昇華実験

ヨウ素などの昇華しやすい物質を加熱し、固体が液体を経ずに気体になり、冷却面で再び固体として析出する様子を観察する実験教材です。

実験教材

難易度：標準目安：35分

# 実験 # 物質の状態変化 # 昇華 # ヨウ素 # 精製 # 結晶

この教材で学ぶこと

到達目標

昇華が固体から気体への状態変化であることを説明できる
昇華した蒸気が冷却面で再び固体になることを理解できる
昇華性の違いを利用した精製の考え方を説明できる
ヨウ素蒸気などを扱う際の安全上の注意を理解できる

前提知識

物質の三態
状態変化
加熱と冷却
混合物の分離
結晶

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。

ヨウ素を加熱して紫色の蒸気が生じている昇華実験の写真 — ヨウ素を加熱すると紫色の蒸気が生じ、冷たい部分で再び固体として析出する。

固体を加熱し、蒸気を冷やして結晶を得る昇華実験の流れ — 昇華では、固体が液体を経ずに気体となり、冷却面で再び固体として析出する。

実験情報

目的

昇華しやすい物質を加熱し、昇華と再結晶による分離・精製のしくみを観察する。

原理

昇華は、固体が液体を経ずに直接気体になる状態変化である。気体になった物質は、冷たい面に触れると再び固体として析出する。ヨウ素、ドライアイス、ナフタレンなどは昇華の例として扱われる。混合物中に昇華しやすい成分が含まれる場合、加熱して昇華させ、冷却面で結晶として集めることで分離・精製できる。

器具

ビーカー
時計皿
三脚
金網
ガスバーナーまたは加熱器具
保護メガネ
手袋
ドラフトまたは換気のよい場所

試薬

ヨウ素
氷
必要に応じて砂などの不純物

手順

保護メガネと手袋を着用する。
ビーカーに少量のヨウ素を入れる。
ビーカーの上に時計皿を置き、時計皿の上に氷をのせる。
ビーカーを弱く加熱する。
ヨウ素が昇華して紫色の蒸気を生じる様子を観察する。
時計皿の下面や冷たい部分にヨウ素の結晶がつく様子を観察する。
加熱を止め、十分に冷えてから器具を片付ける。

観察結果

試料	結果
ヨウ素を加熱	紫色の蒸気が発生する
冷たい時計皿の下面	ヨウ素の結晶が析出する
不純物を含む試料	昇華しやすい成分だけを分けられることがある
冷却が不十分な場合	結晶が集まりにくい

安全上の注意

ヨウ素蒸気を吸い込まない。
ドラフト内または換気のよい場所で行う。
加熱中のビーカーや時計皿に触らない。
火気や熱い器具の扱いに注意する。
ヨウ素を皮膚や衣服につけない。
こぼした場合は教員や指導者に知らせる。

廃液・廃棄

ヨウ素を含む廃棄物は指定された容器に入れる。
昇華後の残留物を流しに捨てない。
器具は冷えてから指導者の指示に従って洗浄する。

早覚え表

印刷・PDF保存・CSVダウンロードに対応しています。

昇華の基本

項目	内容	ポイント
昇華	固体から直接気体になる変化	液体を経ない
凝華	気体から直接固体になる変化	冷却面で結晶化
代表例	ヨウ素、ドライアイス、ナフタレン	昇華しやすい物質
利用	分離・精製	昇華性の違いを利用
注意	蒸気を吸い込まない	換気が重要

状態変化の整理

変化	向き	例
融解	固体 → 液体	氷が水になる
凝固	液体 → 固体	水が氷になる
蒸発・沸騰	液体 → 気体	水が水蒸気になる
凝縮	気体 → 液体	水蒸気が水滴になる
昇華	固体 → 気体	ヨウ素・ドライアイス
凝華	気体 → 固体	ヨウ素蒸気が結晶になる

覚え方・暗記ポイント

昇華は固体から直接気体になる変化。

ヨウ素は昇華の代表例。

ヨウ素蒸気は紫色。

冷たい面で再び固体として析出する。

昇華性の違いは分離・精製に利用できる。

ヨウ素蒸気を吸い込まないように注意する。

1 昇華とは 2 昇華を利用した精製

1 昇華とは

昇華は、固体が液体を経ずに直接気体になる状態変化です。

ヨウ素を加熱すると、紫色の蒸気が生じます。

この蒸気を冷やすと、再び固体のヨウ素結晶として析出します。

確認ポイント

昇華の意味を説明できる
ヨウ素の昇華で見られる変化を説明できる
気体から固体に戻る変化も説明できる

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2 昇華を利用した精製

混合物の中に昇華しやすい物質が含まれている場合、その物質だけを気体にして取り出すことができます。

気体になった物質を冷却面で固体として析出させれば、比較的純度の高い結晶として集められます。

このように、昇華性の違いは分離・精製に利用できます。