アルミニウムとアンモニア水

珍しく、久しぶりに、教科内容の話題です。ホントはこんなことではいけないのですが。

アルミニウムとか亜鉛、すず、鉛といった金属は酸ともアルカリとも反応する性質がありまして、これらを両性元素といいます。このムツカシイ話は小６の理科に出てくるのですが、中学理科では正面切って取り上げず、高校化学でまた出てきます。

たとえば、両性元素であるアルミニウムは酸性の水溶液にもアルカリ性の水溶液にも溶けます。酸性の水溶液の代表はうすい塩酸、アルカリ性の水溶液の代表は水酸化ナトリウム水溶液で、それぞれ化学反応式は次のようになります。

　　２Al ＋ ６HCl → ２AlCl3 ＋ ３H2
　　（アルミニウム＋塩化水素→塩化アルミニウム＋水素）
　　２Al ＋ ２NaOH ＋ ２H2O → ２NaAlO2 ＋ ３H2　…★
　　（アルミニウム＋水酸化ナトリウム＋水→アルミン酸ナトリウム＋水素）

さて、この間たまたま小６理科のある教科書を見ていたら、アルミニウムをアンモニア水に溶かすという実験が出ていました。エッ、溶けるのか？（たしかにアンモニア水はアルカリ性ですが）と結果を見てみると「溶ける」とあり、証拠写真までついています。ただし、アルミ箔の小片が全部溶けるまで１週間もかかり、また、ただ溶けただけではなく白色の沈殿が生じています。

これはいったいどんな反応だ？こんな大変そうなのを小学校でやってるのか？と気になり、いろいろ調べてみましたが、高校化学の本などにはこの反応は載っていません。ネットでちょっと調べてみても、見られる範囲にはズバリの解答は見あたりません。もちろん自力で考えるには、私の能力を超えています（笑）
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硫化鉄の生成

先日、生徒と一緒に中２理科「化学変化と原子・分子」の問題を解いていました。鉄の粉末と硫黄の粉末の混合物を試験管に入れてガスバーナーで加熱すると、鉄と硫黄が化合して硫化鉄ができます。
　　　鉄＋硫黄→硫化鉄
　　　Fe ＋ S → FeS

このとき、混合物を加熱し続けるのではなく、一部を加熱して反応が始まると、加熱をやめても反応は続きます。鉄＋硫黄の化合のときに熱が出るため、その熱がまた次の化合を引き起こすのです。もともと加熱しなくても水でこねてダンゴにしておけば（つまり、鉄原子と硫黄原子が接触していれば）反応は始まるので、バーナーで加熱するのは最初のきっかけを与えるためということになります。

さて、加熱するその「一部」は、私は原理的にはどこでもいいのだろうと考えていました。ところが、ある出版社の問題集に、「試験管の上部・中部・下部のどこを加熱するか」選べ、という問題があるではありませんか。正解は「上部」なのですが、中部や下部ではいけないという説明がありませんし、私も詰まりました。確かに生徒はそのように教わるし、教科書にもそうあるので、記憶にしたがって上部を選べばいいのでしょうが、それでは理科ではありません。上部を選ぶからにはその理由があるはずで、理由も知らずに上部だと憶えるのはただの“暗記”でしかありません。
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