[G-05] 小・中・高等学校，大学の地球惑星科学教育

[G05-P13] 鉄及び金電極電池に紫外線Ｃを照射することによる赤金石の生成

*小森 信男¹ (1.東京都大田区立蒲田中学校(東京学芸大学大学院連合学校教育学研究科博士課程))

キーワード：赤金石、紫外線Ｃ、電池、金プラス電極、鉄マイナス電極、科学部

筆者は、勤務校科学部の生徒探究学習として以下の実験を行った。この実験結果について報告する。
１　目的
　－極に鉄、正極に金を使用した電池に、紫外線を照射し発生する電圧を求める実験を行い、発生する電圧を求め、紫外線を照射しない場合と比べる。また、実験によって生じる物質を調べる。
２　方法
　写真のように鉄板をエナメル線により電圧計の－極に接続する。そして棒状の金棒を電圧計の＋極に接続する。これらの鉄板と金棒を、脱気した０．３規定塩酸の入った試験管にように浸し、ゴム栓をする。なおゴム線と精製水の間の空間には、窒素ガスを封入し、空気をできるだけ排除した。そして、紫外線照射器に、試験管全体をセットした。そして紫外線を照射し、時間と電圧の変化を測定した。この紫外線を照射する鉄板をuvcとする。比較のため、同じ状態の石英試験管に、アルミ箔を巻きつけ紫外線を照射した。アルミ箔によって、紫外線は金属板に照射されない。この状態の鉄板をnとする。uvcを紫外線照射器にセットし、紫外線を照射しはじめてからの時間と電圧の変化を測定した。ｎも同様である。
３　結果
　uvcは、紫外線照射後１時間程度は、ほとんど電圧は０．２Vのままだが、それ以後、約９０分で０．６Vほどまで上昇する。その後３時間ほどで０．２Vまで下降した。この実験は４回行ったが、ほぼ同じような結果となった。nは、常にほぼ０．２Vであり、一定の電圧を保ちが、９時間程で、僅かに電圧は低下した。
実験後のuvcの水溶液中には、かなり赤褐色のさびが生じていた。XRD分析により、赤褐色の物質はほとんど全てが赤金石であることがわかった。nの水溶液は少し褐色になり、僅かに赤さびのような物質が生じた。
４　考察
　uvcの場合、電圧が０．２Vから約０．６Vに上昇する原因は、紫外線のエネルギーを鉄が吸収して、鉄イオンと電子が多く発生するためと考える。nの場合は、沈殿した鉄さびは、褐色をしており水酸化鉄と推定する。
以上の実験は、生徒の興味関心を高め、生徒も実施できる、生徒探究活動としても適切と考える。