定番の問題について【中学理科・炭酸水素ナトリウム】

質問

中学理科定番の問題，炭酸水素ナトリウムを試験管に入れてガスバーナーで熱することで分解し，発生した二酸化炭素を水上置換で試験管に集める問題について質問させてください。

定期テストでよく「ガスバーナーの火を消す前に水中のガラス管を水から出す必要があるのはなぜか」という問題が出題されます。答えは，水が逆流して試験管が割れるのを防ぐため，ですが，なぜ水が熱せられた試験管に接触すると試験管が割れるのでしょうか。

回答No.1

Saturn5 · ベストアンサー

「温度差」が原因です。

（耐熱ではない）ガラスのコップに熱湯を入れると割れますね。
これは、コップが常温であるのに、１００℃近いお湯を入れると、
内側だけ温度が上がって、その部分だけ膨張して割れます。

同じように、試験管の加熱部を下にしておきますと、その部分に
水滴が流れ込みます。加熱部が２００℃前後であるのに対し、
この水滴は試験管の口部で凝結したものなので、４０～６０℃くらいです。
ですから、１００℃を超える温度差ができるので試験管が割れます。

とは、言うものの、今の試験管はほとんどがパイレックスであるため、
割れることは少なくなっています。

お礼

ありがとうございます。よくわかりました。

＞同じように、
以下の説明も丁寧にありがとうございます。大変参考になりました。

回答No.2

ORUKA1951

現象を理解していない???
　違いますよ。水に突っ込んだままにしておくと、試験管が冷えたときそのパイプを伝わって水が試験管に逆流します。
＞答えは，水が逆流して試験管が割れるのを防ぐため，
　じゃないです。逆流を防ぐのが目的です。
　逆流すると結果として、試験管が急冷されて熱衝撃によって割れたり、生石灰(CaO)が発熱したり、発生した水蒸気で水蒸気爆発のようになりゴム栓が飛んで言ったり、試験管が割れたり・・します。

　試験管は、熱膨張の少ないホウ珪酸ガラス(代表的な商品名パイレックス)ですが、直火で加熱したものに水を入れれば簡単に割れます。石英ガラスなら割れないでしょうが価格は数十倍しますので理科実験程度では使わないでしょう。

お礼

ありがとうございます。参考になりました。