[スポンサーリンク]

化学者のつぶやき

シャンパンの泡、脱気の泡

[スポンサーリンク]

世間はすっかりクリスマスですね。イヴにはシャンパンで乾杯、という方もいらっしゃるでしょうか。フルートグラスを起ち上る泡の列はとても華やかですが、残念ながら筆者にはまだ縁遠い世界のようです。

一方、化学実験で泡といえば……? 筆者などは「脱気」操作を思い出します。これはつい最近、フラスコが割れないかビクビクしながら凍結脱気をした影響も大きいですが(苦笑)。

シャンパンの泡と脱気の泡、華やかさはまるで違いますが、両者はご存知「ヘンリーの法則」で結ばれています。脱気は実験の超基本操作ですが、筆者自身の勉強も兼ねて、ここにまとめておきます。学部生の方のお役に立てば幸いです!

シャンパンの泡の正体がアルコール発酵で生じた二酸化炭素であることはご存じの方も多いと思います。開栓前のシャンパンボトルは内圧が約6気圧にもなるということで、シャンパン中には約12 g/L(!)もの二酸化炭素が溶けているそうです。針金を外して放置しているとコルクが飛んだりしますが、それだけの圧が掛かっているのなら納得です。

 脱気が必要なケース

一方、シャンパンに二酸化炭素が溶けているように、実験で使う有機溶媒にも様々な気体が溶けています。

特に酸素は最もありふれた酸化剤であり、

・有機金属試薬を用いる反応
・ラジカル反応
・チオールやホスフィンなど酸化されやすい化合物を含む反応

などの実験前には「脱気」という前処理をし、酸素を追い出す必要が出てきます。

脱気にもいろんなやり方があるようですが、筆者がよくやるのは「凍結脱気」と「アルゴンバブリング」の2つです。

しっかり脱気したいときは凍結脱気。一応やるか、程度の時はアルゴンバブリング。

 

 凍結脱気

凍結脱気の原理はわかりやすく、接する気相を真空に近くすることで酸素を溶けていられなくする、というものです。手順は以下の通り。 

0. コックをつけたフラスコに溶媒を(多くて3分の1)入れ、コックを閉める
1. 液体窒素などにつけて溶媒を凍らせる
2. コックを真空ラインにつなぎ、フラスコ内を減圧する
→溶媒は凍っているのでほとんど蒸発しない
3. コックを閉め、溶媒を溶かす
→溶媒中に溶けていた酸素などが出て行く

 凍結脱気を英語では「Freeze-Pump-Thaw (FPT) cycling」というようですが、この手順そのままですね。1から3を普通は3回繰り返し、最後にアルゴン(or窒素)を充填して終了です。

 

こう書くと何も難しいことのない操作ですが、個人的には溶媒を溶かすのがあまり得意ではないです。というのも、水以外の大抵の溶媒は固体より液体のほうが体積が大きいので、下手に溶かすとフラスコが割れてしまう……!
水に放り込まれた氷がピキピキ音をたてるのを聞いたことがあると思いますが、凍結脱気をしているときにピシッと音がすると、フラスコが割れる気がして毎度冷や汗をかきます。

 

アルゴンバブリング

そんな怖い思いをして厳密に脱気しなくても良いときは、アルゴンバブリングで済ませます。アルゴンなどの不活性ガスを吹き込みつつ30分程度撹拌するだけなので、こちらは本当に簡単です。

原理はやっぱりヘンリーの法則を利用したもので、気相中の「分圧」に比例するという点が効いてきます。つまり、液体に吹き込まれたアルゴンの泡内は酸素分圧がゼロなので、溶媒から酸素を吸い取りつつ泡が昇っていくという仕掛けです。

何しろ放置しておけばよいので簡易脱気ならこれに限るのですが、30分程度かかるため、溶媒の揮発や空気中の水分の混入には注意が必要です。

 

ところで、こうした基本操作は各ラボ毎に独特の方法がある気がするのですが、いかがでしょうか。

例えば凍らせた溶媒を溶かすとき、筆者のいるラボではドライヤーを使うのが主流なのですが、初めて凍結脱気をやったときは「溶かすときはゆっくり」と勘違いしていたのでそれは大変でした(苦笑)

 

実際のコツは、

・底の方から急いで溶かす
・溶媒はナスフラスコの断面積が狭くなるところより上には入れない
・凍らせるときはフラスコの壁面に沿うように凍らせる

辺りのようですが、筆者もまだまだ勉強中なので良い方法があったらぜひ教えてください!

 関連リンク

 Degasification – Wikipedia

 ヘンリーの法則 – Wikipedia

関連書籍

The following two tabs change content below.
arrow

arrow

大学で有機金属触媒について研究している学生です。 好きなものはバスケとお酒、よくしゃべりよく聞きよく笑うこと。 日々の研究生活で見、聞き、感じ、考えたことを発信していきます

関連記事

  1. 【Vol.1】研究室ってどんな設備があるの? 〜ロータリーエバポ…
  2. LSD1阻害をトリガーとした二重機能型抗がん剤の開発
  3. whileの使い方
  4. J-STAGE新デザイン評価版公開 ― フィードバックを送ろう
  5. 細菌を取り巻く生体ポリマーの意外な化学修飾
  6. 科学を伝える-サイエンスコミュニケーターのお仕事-梅村綾子さん
  7. ケムステイブニングミキサー2019に参加しよう!
  8. 【追悼企画】化学と生物で活躍できる化学者ーCarlos Barb…

コメント、感想はこちらへ

注目情報

ピックアップ記事

  1. Bayer/Janssen Rivaroxaban 国内発売/FDA適応拡大申請
  2. 再生医療ーChemical Times特集より
  3. ケムステイブニングミキサー2016へ参加しよう!
  4. ウルリッヒ・ウィーズナー Ulrich Wiesner
  5. 有機合成化学協会誌2018年8月号:触媒的不斉全合成・分子ローター型蛍光核酸・インドロキナゾリンアルカロイド・非対称化・アズレン・ヒドラゾン-パラジウム触媒
  6. ホイスラー合金を用いる新規触媒の発見と特性調節
  7. 高分子学会年次大会 「合成するぞ!」Tシャツキャンペーン
  8. とある化学者の海外研究生活:スイス留学編
  9. コーリー・フックス アルキン合成 Corey-Fuchs Alkyne Synthesis
  10. ブラシノステロイド (brassinosteroid)

関連商品

注目情報

注目情報

最新記事

リチウム金属電池の寿命を短くしている原因を研究者が突き止める

リチウムリオンバッテリー(リチウムイオン二次電池)はPCやスマートフォンなどの電子機器に利用されてい…

研究室でDIY!~エバポ用真空制御装置をつくろう~ ③

さて、前回に引き続いて、「エバポ用真空制御装置の自作」に挑戦しています。前回までの記事では、…

AIによる創薬に新たな可能性 その研究と最新技術に迫る ~米・Insitro社 / 英・ケンブリッジ大学の研究から~

AIの機械学習による創薬が化学業界で注目を集めています。2019年3月に米国サンフランシスコで開催さ…

特長のある豊富な設備:ライトケミカル工業

1. 高粘度撹拌、高温・高圧・高真空に対応可能な反応釜高粘度でも撹拌できる大容量攪拌機と効率用除…

ライトケミカル工業2021年採用情報

当社の技術グループは、20代~30代の若手社員が重要な主要案件を担当しています。広範囲で高レベルな化…

中高生・高専生でも研究が学べる!サイエンスメンタープログラム

研究室に入って本格的な研究を始めるのは、大学4年生からが一般的。でも最近は、中高生が研究に取り組める…

Chem-Station Twitter

PAGE TOP