【中1理科】混合物の分け方を手順で整理する

私たちの身の回りにあるものは、ほとんどがいくつかの物質が混じり合った「混合物」です。例えば、食塩水は食塩と水が混じり合った混合物ですし、空気は窒素、酸素、アルゴンなど様々な気体が混じり合った混合物です。

これらの混合物から、目的の物質を取り出したり、純粋な物質にしたりするために、物質の性質の違いを利用して分ける操作を「分離」や「精製」といいます。ここでは、中学1年生で学ぶ代表的な分離方法について学びましょう。

混合物を分ける方法

混合物を分ける方法は、混合物に含まれる物質の「性質（状態、粒子の大きさ、沸点、溶解度など）」の違いを利用します。

1. 蒸発

• 原理: 液体を蒸発させて、液体に溶けていた固体を取り出す方法です。液体が気体になり、固体が残ります。
• 具体例: 食塩水から食塩を取り出すとき。食塩水を加熱すると水が水蒸気となってなくなり、ビーカーや蒸発皿に食塩が残ります。
• ポイント: 液体を完全に蒸発させることで、溶けていた固体をすべて取り出すことができます。ただし、取り出したい固体が熱に弱い場合はこの方法は向きません。

2. ろ過

• 原理: 液体に溶けていない固体と液体を分ける方法です。粒子の大きさの違いを利用します。細かい穴の開いたろ紙を使うと、液体は通り抜けますが、固体はろ紙に残ります。
• 具体例: 泥水から泥を取り除くとき。コーヒーをいれるとき（コーヒー豆のカスと液体を分ける）。
• 実験器具: ろうと、ろ紙、ビーカー、ガラス棒など。
• ろ過の注意点:

1. ろ紙をろうとに密着させ、ろうとの足の先をビーカーの内壁につける。

2. ろ紙の高さは、ろうとのふちよりも少し低くする。

3. 液体はガラス棒を伝わらせて、ろ紙の中心に直接かけないように静かに注ぐ。

4. ろ液（ろ過された液体）が濁っている場合は、もう一度ろ過を行う。

3. 蒸留

• 原理: 液体を加熱して蒸発させ、その蒸気を冷やして再び液体に戻す方法です。沸点（液体が沸騰して気体になる温度）の違いを利用します。純粋な液体を得たい場合によく用いられます。
• 具体例: 食塩水から純粋な水（真水）を取り出すとき。海水から飲料水を作る。
• 実験器具: 枝付きフラスコ、リービッヒ冷却器、温度計、アルコールランプ、ビーカーなど。
• ポイント:

* 枝付きフラスコで加熱された液体は蒸気となり、リービッヒ冷却器を通る間に冷やされて再び液体に戻り、別の容器に集められます。

* 温度計の先端は、枝付きフラスコの枝分かれする部分（蒸気が冷却器へ向かう入り口）に合わせることで、沸点に近い温度を正確に測ることができます。

* 冷却水は、リービッヒ冷却器の下側から入れ、上側から出すことで効率よく蒸気を冷やすことができます。

* 蒸留によって得られた液体は、元の液体に含まれていた不純物（食塩など）が取り除かれているため、純粋な液体に近くなります。

4. 再結晶

• 原理: 物質が水などの溶媒に溶ける量（溶解度）が、温度によって変化することを利用して、一度溶かした物質を再び結晶として取り出す方法です。特に、温度が低いほど溶解度が小さくなる物質（多くの固体）で有効です。
• 具体例: 硝酸カリウムと食塩の混合物から、硝酸カリウムだけを取り出すとき。不純物を含んだ結晶を純粋にする。
• ポイント:

* 多くの固体は、温度が高いほど水にたくさん溶けます。この性質を利用し、高温で溶かした溶液を冷やすことで、溶けきれなくなった物質が結晶となって出てきます。

* 食塩（塩化ナトリウム）のように、温度による溶解度の変化があまり大きくない物質には、再結晶はあまり効果的ではありません。

まとめ

• 混合物を分ける方法は、物質の「性質」の違いを利用することを理解しましょう。
• 蒸発：液体を蒸発させ、固体を取り出す（固体の分離）。
• ろ過：液体に溶けていない固体と液体を分ける（固体の粒子の大きさ）。
• 蒸留：液体を蒸発させ、冷やして再び液体にする（沸点の違い）。
• 再結晶：温度による溶解度の変化を利用して、結晶を取り出す（溶解度の違い）。

これらの方法を使いこなせるよう、それぞれの原理と具体的な操作をしっかり覚えましょう。