2020年12月の記事一覧

　戦国・江戸時代に行われた古土法による硝石作りの再現を通して、歴史的意義や自然現象と科学技術の関係について学びます。

　硝石は硝酸カリウムのことで、火薬の原料となります。江戸時代には忍藩が床下土と木灰から硝石を作っていました。この床下土と木灰から硝石を得る方法を古土法といいます。

　今回は野澤直美先生（日本薬科大学客員教授）に理数科１年生＋自然科学部１年生（約４０名）を対象として、１２月１７～２４日にて全３回の講義と実験をお願いしました。

①床下土や木灰の抽出・濃縮

床下土から硝酸イオンを得ますが、硝酸塩は水に溶けるため、２０年以上の建物の下から採取します。木灰からカリウムイオンを得ます。

今回は寄居町の常楽寺さん、生徒宅、蚕農家さんから床下土をご提供いただきました。

ありがとうございました。

まず、集めた床下土から抽出水を得ます。

抽出水を釜で煮詰めて、濃縮していきます。結構時間がかかります。

３種類の土に含まれる硝酸イオンを比較しています。

②戦国時代、江戸時代における古土法の歴史的意義

 硝石作りの歴史的経緯とその衰退、硝石作りの「古土法」だけでなく「培養法」との比較、秩父地方における忍藩の硝石作りについて検証を交えながら、ご講義いただきました。

野澤先生の熱心な講義を、生徒も一生懸命聞いていました。

 ③硝石の結晶析出実験

 床下土から抽出・濃縮した水溶液と木灰から抽出・濃縮した水溶液を混合し、さらに加熱して濃縮し、冷やしていくと硝石の結晶が析出してきます。

 混合したときに生じた不純物を吸引ろ過で取り除きます。

生徒ははじめて吸引ろ過を行うので、ドキドキです。

さらに加熱して濃縮した後、冷やします。硝石の結晶は出てるかな？

 硝石の針状結晶が確認できました！やったーー！

④硝石の定性実験

硝石の性質を確認するために、析出した結晶をわずかな水に溶かして、紙に重ね塗りしていきます。乾かして、線香を当てると･･･

 硝石を溶かした水溶液を重ね塗りしたところのみが燃え広がります。

⑤グループディスカッション

最後に講義や実験で学んだことをグループディスカッションを通して深めていきます。

なぜ日本で江戸時代に古土法が広がったのか、面白い仮説も出てきました。

今回の講義と実験を通して、自然現象と科学技術、さらに歴史歴意義について触れることが出来ました。グループディスカッションを通して様々な視点から検討することで、新しい可能性を提案することも出来ました。高校生の発想力は本当に偉大です。お互いに切磋琢磨して成長してくれることを楽しみにしています。

12/14(月)６限の授業と課題研究の時間を使って、熊谷地方気象台へ理数科１年生が見学に行きました。

＜熊谷地方気象台入口と、門の表札＞

天気予報などでおなじみの気象台ですが、実際に行った人はほとんどいません。日本最高気温を記録したのは、まさにこの場所です。実際に観測している場所（露場）の見学を中心に説明していただきました。

＜露場と施設・奥にあるのがウインドプロファイラー＞

観測機器の特性や計測の原理・方法、留意点などを実際の機器の前で説明していただきました。

＜露場での説明と日本最高気温を記録した温度計＞＜露場の周りには生物指標となるさまざまな植物が＞

雨量計の原理（転倒マス）の実演や、風力風速計の実演説明もしていただきました。

＜雨量計の実演、奥は風速風力計　実際に観測している風力・風速計は建物の屋上にある＞

日本で33か所しかない上空の風の動きなどを観測する、ウインドプロファイラーの原理なども実際の施設の前で説明していただきました。

現在はほとんどが機械化・無人化されて観測されていますが、人間の目などでしか観測できないものもあります。例えば初氷や初霜、桜の開花などです。

＜初氷などを観測する年季の入った「たらい」鳥よけにワイヤが張ってある＞

今回は地学のユニット型研究～過冷却～の一つとして気象台の見学に行ってきました。実際の気象台の観測や業務を知ることで、日々の天気予報や気象学について関心を持ってもらえればよかったと思います。実際の大気・海洋などでは過冷却現象が様々な気象現象を引き起こしています。今回は見学や業務の説明がメインでしたので、今回の見学を振り返りながら学校で確認していきます。