実験器具の使い方と安全

ガスバーナーの点火・炎の調節の手順、上皿てんびん・電子てんびんの使い方、メスシリンダーの目盛りの読み方、加熱するときの安全上の注意（沸騰石・試験管の口の向き・換気）について、正しいものを選んだり手順を答えたりできる

前提

中学までに習ったことだけで始められます。

説明

理科の実験では、ガスバーナー・上皿てんびん・電子てんびん・メスシリンダーなどの器具をくり返し使います。この技能では、それぞれの器具の正しい操作の順序と、目盛りの読み方、加熱するときの安全上の注意を身につけます。テストでは「正しい手順を並べよ」「誤っているものを選べ」「この操作をする理由は何か」という形でよく問われます。手順を丸暗記するのではなく、一つ一つの操作に「何を防ぐためか」という理由があることを押さえると、初めて見る問い方にも答えられます。

なぜそうしてよいのか

実験器具の操作には、ほとんどの場合「事故を防ぐ」か「正確にはかる」という目的があります。たとえばガスバーナーでは、点火する前に 2 つのねじが閉まっているのを確かめ、マッチの火を先に近づけてからガス調節ねじを開きます。これはガスが出たまま火がない状態を作らないためです。炎の色を調節するときは、先にガスの量で炎の大きさを決め、ガス調節ねじを押さえたまま空気調節ねじだけを開きます。空気が足りないと炎はオレンジ色で不完全に燃え、空気を十分に入れると青い炎になります。火を消すときは点火と逆の順に、空気調節ねじ→ガス調節ねじ→コック→元栓と閉じます。

はかる器具では「水平な台に置く」「目の高さ・ゼロ点をそろえる」が共通の考え方です。上皿てんびんは水平な台に置いて、針が左右に等しくふれることを確かめてから使います。物体の質量をはかるときは、物体を利き手と反対側の皿にのせ、分銅は重いものから順にピンセットでのせ、重すぎたら次に軽いものに取りかえます（分銅を手でさわると汗やさびで質量が変わるため）。決まった質量の薬品をはかりとるときは、両方の皿に薬包紙をのせ、先に分銅を利き手と反対側の皿にのせ、利き手側の皿に薬品を少しずつ加えます。使い終わったら皿を片方に重ねておきます。電子てんびんは水平な台に置き、薬包紙や容器をのせてから表示を 0 にする（ゼロ点を合わせる）と、中身だけの質量がはかれます。メスシリンダーは水平な台に置き、目の高さを液面と同じにして、へこんだ液面のいちばん低いところを、最小目盛りの $\frac{1}{10}$ まで目分量で読みます。

加熱の注意も理由とセットで覚えます。液体を加熱するときは、急に激しく沸騰する（突沸）のを防ぐために沸騰石を入れます。試験管を加熱するときは、中身が飛び出しても危なくないように、口を人のいない方に向けます。固体を加熱して液体（水）が生じる実験では、生じた液体が加熱部分に流れて試験管が割れるのを防ぐため、試験管の口を少し下げます。気体が出る実験でガラス管を液体に入れているときは、火を消す前にガラス管を液体から抜きます（液体が逆流して試験管が割れるのを防ぐため）。有毒な気体やにおいのある気体が出る実験では換気をし、保護眼鏡をかけます。

手順

問われている器具・操作を確認する（ガスバーナー、上皿てんびん、電子てんびん、メスシリンダー、加熱の注意のどれか）。
その操作の目的が「事故を防ぐ」か「正確にはかる」かを考え、各操作の理由を思い出す。
ガスバーナーなら、点火は「ねじが閉まっているか確認→元栓→コック→マッチの火を近づける→ガス調節ねじを開く→ガスの量で炎の大きさを調節→ガス調節ねじを押さえて空気調節ねじを開き青い炎にする」、消火はその逆の順と照らし合わせる。
はかる器具なら、「水平な台に置く」「ゼロ点・つり合いを確かめる」「目の高さで読む」「分銅はピンセットで重いものから」などの基本と照らし合わせる。
加熱なら、沸騰石・試験管の口の向き・ガラス管を抜いてから火を消す・換気の 4 点と照らし合わせる。
選択肢を一つずつ確かめ、理由に合わないもの（順序が逆、目的と反する操作）を除いて答えを決める。

例題

ガスバーナーに火をつけたところ、炎がオレンジ色で、ゆらゆらと長くのびていた。炎を青色にするための操作として最も適当なものを、次のア〜エから 1 つ選べ。
ア　空気調節ねじを押さえたまま、ガス調節ねじをさらに開く。
イ　ガス調節ねじを押さえたまま、空気調節ねじを開く。
ウ　ガス調節ねじを押さえたまま、空気調節ねじを閉じる。
エ　空気調節ねじを押さえたまま、ガス調節ねじを閉じて火を消す。

例題の解答

手順 1・2: 炎の色の調節なので、ガスバーナーの操作で「正しく燃やす」ための操作を考える。オレンジ色で長くゆれる炎は、空気（酸素）が足りずに燃えている状態である。

手順 3: 点火の手順では、ガスの量で炎の大きさを決めたあと、ガス調節ねじを動かさないように押さえ、空気調節ねじだけを開いて空気を入れ、青い炎にする。

手順 6: 選択肢を確かめる。アはガスを増やすので、空気がさらに足りなくなる。ウは空気を減らすので、ますますオレンジ色になる。エは火を消す操作で、炎の色の調節ではない。イだけが「ガスの量を変えずに空気を入れる」操作になっている。よって答えはイ。

答え:

イ

よくある誤り

ガスバーナーで、ガス調節ねじを先に開いてからマッチの火を近づけてしまう誤り。正しくは、マッチに火をつけてガスの出口に近づけてから、ガス調節ねじを少しずつ開く（火がない状態でガスを出さない）。
ガスバーナーの火を消すとき、元栓を最初に閉じてしまう誤り。正しくは点火と逆の順に、空気調節ねじ→ガス調節ねじ→コック→元栓の順に閉じる。
メスシリンダーで、液面のはしの盛り上がった部分を読んだり、上や下から見て読んだりしてしまう誤り。正しくは目の高さを液面にそろえ、へこんだ液面のいちばん低いところを、最小目盛りの $\frac{1}{10}$ まで読む（例: 最小目盛りが 1 mL なら 23.5 mL のように読む）。
上皿てんびんで、分銅を軽いものから順にのせたり、手でつまんだりしてしまう誤り。正しくは、分銅はピンセットで重いものから順にのせ、重すぎたら次に軽いものに取りかえる。また、液体を加熱するときに沸騰石を入れ忘れたり、ガラス管を液体に入れたまま火を消したりするのも誤りで、沸騰石は突沸を防ぐため、ガラス管は火を消す前に液体から抜く。

この説明は AI が書き、別の AI が例題を独立に解いて答えを確かめ、説明を一歩ずつ査読しました。

入口の問題

難易度 1（教科書の例題レベル）
水やエタノールなどの液体を試験管やフラスコに入れて加熱するとき、液体が急に激しく沸騰して飛び出すのを防ぐために、加熱する前に液体の中に入れておく、小さな穴がたくさんあいた素焼きのかけらなどを何というか。

この技能を使う問題

この技能の次に学べること

メスシリンダーによる体積の測定（中学理科身のまわりの物質）
気体の発生方法・性質・集め方（中学理科化学分野の用語と知識）
状態変化と粒子・融点・沸点・蒸留（中学理科化学分野の用語と知識）
中和滴定の器具と共洗い（高校化学酸と塩基（知識））