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授業案3 鉱物のへき開実験

1.岩塩のへき開実験

先生  
岩塩

ここに一つ鉱物をもってきました。この鉱物は岩塩といいます。内モンゴルでできた鉱物の一種です。
なめてみましょう。塩であることがわかりますね。
岩塩は、地殻変動で海水が陸に閉じ込められて、長い年月をかけて結晶したもので数億年〜数千年前の「海の化石」です。

岩塩のでき方→
   
先生 この岩塩には、おもしろい性質があります。どんな性質か簡単な実験でためしてみましょう。
生徒 へき開実験の方法を説明を聞き、グループごとでためしてみる。
透明で、平らなへき開面ができたら、立方体ができるようやり方を助言し、やらせてみる。
先生  
へき開した岩塩

岩塩を、上手にわるとこのように美しい立方体ができあがります。

先生 鉱物は割れ方のよって名前が分かるくらい特徴があります。
この割れ方のことを、鉱物用語でへき開といいます。
へき開は大まかに綺麗に割れる順に、完全へき開、明瞭へき開、不明瞭へき開、へき開なしに分類されます。
岩塩は、ナトリウムと塩素が規則的に並んで結晶化したもので、完全へき開に分類されます。
へき開は、原子と原子の結合の弱い面が、ある方向で存在するときにおこります。岩塩は3方向に結合力の弱い面があります。
先生  
岩塩の分子模型

岩塩が完全へき開するのは、NaClという化学式で、表されるナトリウムNa+と塩素Cl-が規則正しく並んだ化合物だからです。
これが塩の分子模型です。塩はナトリウムと塩素のイオン結合体です。
+イオンと−イオンが結びついてできている物質を化合物といいます。

先生 鉱物(mineral) とは次のような性質をもっている物質です。語源はギリシャ語のmineralis(鉱山に関係したものの意)に由来します。

1.鉱物は、天然で得られる均質な物質です。鉱物は、火山の活動、堆積作用、熱水活動など天然の中のいろいろな作用で生み出された物質です。人工的に合成された物質は、鉱物とはいいません。

2.鉱物は、ほぼ一定の成分で、できています。鉱物が均質であるということは、鉱物のどの部分をとっても、同じ物理的かつ化学的性質を示すということです。鉱物は、ある一定の元素が、ある一定の割合で結びついている物質です。したがって、化学組成が一定の化学式で表記できるわけです。

3.鉱物は、ほぼ一定の原子配列をもっています。鉱物は、構成する原子が規則正しく3次元的にならんでいる立体です。このような立体を結晶とよびます。

4.鉱物は、一般的に、無機的に生成されたものです。鉱物は、生成の過程に人間などの力を借りず自然にできた物質です。

※多くの鉱物がこれらの条件をみたしていますが、多くの例外もあります。
先生 鉱物と石はどう違うでしょう。鉱物は原子が規則正しくならんだものです。
鉱物が集まって、岩石を形成します。つまり、岩石とは鉱物の集まったものをさします。
例えば花崗岩という岩石は、石英(透明な粒)、長石(白い粒)、雲母(黒い粒)が含まれてできています。鉱物と、原子、岩石の関係は、岩石が文章とすると、鉱物は単語、原子は文字にあたります。
文字(原子)が規則に従って結びついて単語(鉱物)になり、単語(鉱物)が集まって文章(岩石)ができます。
岩石を森とすると、鉱物は木や草であり、原子は葉や茎や根にあたります。
岩塩が完全へき開する原理
岩塩の分子模型 岩塩=NaCIの分子模型です。
水色がNa黄緑色がClです。
岩塩は、Na(ナトリウム)とCI(塩素)が規則正しく並んでできた鉱物です。
へき開した岩塩の分子模型 上の岩塩に衝撃を加えるとパキンと割れます。
岩塩のようにイオン結晶しているものは一つ原子がずれただけで+イオンと+イオンが出くわして一気に離れてしまうので、きれいに割れる(完全へき開する)のです。
上の岩塩模型の左側にさらに衝撃を加えへき開した状態です。
このようにして、できたのが岩塩の透.明な美しい立方体です
へき開実験のしかたとコツ
半透明のごつごつした鉱物を、かなづちと釘を使ってコツコツとていねいに、たたくとパカッと割れて、びっくりするような透明でガラス面のように平らな面が現れます。
さらに、上手に割り続けると美しい透明な立方体の結晶ができあがります。
岩塩に釘をあてます。 ごつごつした岩塩のくぼみに釘をあてます。
.釘を、しっかり押さえます。
.岩塩と台が離れていないことを確認します。
釘をハンマーでたたきます。 ゆっくりと、ハンマーでたたきます。このとき、だんだんと力を加えていくようにしましょう。
2つに割れた岩塩 やがて、ぱかっと2つに割れるでしょう。
岩塩のへき開面 びっくりするような透明でガラス面のように平らな面が現れます。
立方体にへき開した岩塩 割れた面に垂直になるように同じような操作をくりかえしていくと、透き通った立方体ができあがります。
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