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火薬を使わずに線香花火したいので酸素を作る 

酸素をお手軽に作るには過炭酸ナトリウムを分解するのが良い。
過炭酸ナトリウムとはいわゆる「酸素系漂白剤」のことだ。もっとも市販の多くの酸素系漂白剤には香料やその他秘伝(?)の成分が入っているので、酸素だけを取り分けたい場合は純度100%のものを入手する必要がある。

これが結構、自然素材のお店とかで売られていたり、通販でも入手可能。

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過炭酸ナトリウムとはなんだろう?
実は炭酸ナトリウムと過酸化水素(オキシドール)の化合物だ。

つまり炭酸ナトリウム Na2CO3

過酸化水素 H2O2
が混合した
過炭酸ナトリウム CH3Na2O6
である。

割合としては
炭酸ナトリウム:2
過酸化水素:3
で過炭酸ナトリウムが2できる計算。

つまりこういうこと
2CH3Na2O6
 2Na2CO3+3H2O2

この過酸化水素が分解されてショワショワと酸素が自然に発生する。
過酸化酸素2で酸素1ができる。

すると過炭酸ナトリウム4で過酸化水素6できるので酸素は3できることになる。

さて酸素を気体で1ℓほしい場合、どれくらいの過炭酸ナトリウムが必要だろうか?
無駄に買ったり使ったりしたらもったいない。

さきに過炭酸ナトリウムの分子量を計算しよう。
まず材料となる元素の原子量だ。
Na=23 C=12 H=1 O=16
CH3Na2O6だから
1+12x3+23x2+16x6=179

これが過炭酸ナトリウムが1つの場合の分子量。これを4倍にした数字をグラムで読めば、過炭酸ナトリウム4molの質量が求まるのだ。

179x4=716[g]

既に過炭酸ナトリウム4の時、酸素は3できることが分かっている。つまりこれは4molの過炭酸ナトリウムから3molの酸素が回収できるわけだ。

言い方を変えると716gの過炭酸ナトリウムから3molの酸素が回収できる。モルが邪魔だ。

0℃、1気圧の時、1molの理想気体の体積は22.4ℓである。
このことから考えれば3molの酸素とは0℃、1気圧の時、

22.4x3=67.2[ℓ]

ということだ。

さらに理想気体はシャルルの法則で、1℃の変化で1/273の割合で体積が増減する。
20℃の部屋でやれば67.2ℓの20/273の分だけ余計に増える。もっとも膨れるだけで中の酸素分子の量は変わらないからお得感はないのだが。すると

62.7+62.7x20/273≒72.1[ℓ]

ということだ。これは多すぎる。
酸素発生が計算通りできるとも言えないので余計に1ℓ発生させるとして2ℓ回収しよう。
すなわち72.1ℓの3%くらいでいい。これはこのまま過炭酸ナトリウム716gに3%を乗じてあげればいいので、

716x0.03≒21.5[g]

となる。なんだ結構少なく済むじゃん。


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コメント

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orangeさん Re: 線香花火

遅くなりました。
材料の種類だけならそれでできます。ただし量や製法が伴わないといけません。
材料的には黒色火薬と同じだからです。

こんにちは、
ブログを読んで思ったのですが
過炭酸ナトリウムに炭素粉末を混ぜて
そこに食塩や塩カルやホウ酸を
を混ぜれば炎色反応で色を楽しむことができますし、アルミ缶やスチール缶を削った物を混ぜたらパチパチと火花を楽しめると思いますがどうでしょうか?
個人的には危険ですけど塩素酸カリウム・ナトリウムを使った手作り花火がが好きで毎年の夏にやっています。

どうでしょうか?

Re: タイトルなし

はじめまして。ブログを読んで頂きありがとうございます。
過炭酸ナトリウムをそのまま熱して酸素が発生するのか知らないのですが、もし発生するなら線香花火になりそうですね。ちょっと試してみたいなぁ。

> こんにちは、
> ブログを読んで思ったのですが
> 過炭酸ナトリウムに炭素粉末を混ぜて
> そこに食塩や塩カルやホウ酸を
> を混ぜれば炎色反応で色を楽しむことができますし、アルミ缶やスチール缶を削った物を混ぜたらパチパチと火花を楽しめると思いますがどうでしょうか?

最悪、過炭酸ナトリウムがなくても
アルミ缶やスチール缶を削った物を
トイレットペパーなんかでくるめば
即席線香花火になりますよ。
炭素粉末と過炭酸ナトリウムの混合物はある意味で火薬なのでそちらに比べたら安全です。

しつこいようで悪いですが最後に
過炭酸ナトリウムは加熱によって酸素を
発生します。
www.sskc.co.jp/PC_MSDS.pdf

日用品で色々と代用して花火なんかの実験をしているの
こういうことに関してはできたらもう少し話したいですね。

Re: タイトルなし

おぉ、MSDSが出てくるとは思いませんでした(^^)
代用品による線香花火というのは一般の方に関心を持って実験や楽しんでもらうのによいかもしれませんね。
ただ、今はほかにやりたいことやまとめたいことがあって、そこまでは手が回りません。実際にいまだ実験に至っていませんし…
でも興味あるし、どうしようかと悩みます…うーむ

> しつこいようで悪いですが最後に
> 過炭酸ナトリウムは加熱によって酸素を
> 発生します。
> www.sskc.co.jp/PC_MSDS.pdf
>
> 日用品で色々と代用して花火なんかの実験をしているの
> こういうことに関してはできたらもう少し話したいですね。

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