小学6年生の燃焼：酸素の働きと燃えた後の空気の変化

木や紙、ろうそくなどが燃え続けるには、燃える物だけでなく空気が必要です。空気の中では酸素が物を燃やす働きをし、燃焼の前後では気体の割合が変化します。この変化を確かめるには、炎の見た目だけで決めず、燃える前と燃えた後の空気を同じ方法で調べて比べることが大切です。ここでは酸素の働き、二酸化炭素の増加、空気の出入りと燃え方の関係を順に整理します。

対象: 小学6年生 / 学び: 理科・粒子・燃焼の仕組み

燃え続けるために酸素が必要

空気は一種類の気体ではなく、体積でおよそ78%の窒素、約21%の酸素、そのほかの気体が混ざっています。木、紙、ろうそくなどが燃えるとき、空気中の酸素が使われます。火のついたろうそくを集気びんに入れてふたをすると、しばらくして炎が消えます。これは、びんの中へ新しい空気が入らず、燃焼によって酸素が減って、燃え続けられない状態になるためです。ただし、炎が消えたからといって、びんの中の酸素が必ず0%になったとは限りません。燃える物や温度などの条件によって、炎を保てなくなる酸素の割合は変わります。酸素には物を燃やす働きがあり、火の消えかかった線香を酸素の多い気体へ入れると激しく燃え出す性質が、酸素を確かめる手がかりになります。

燃える前と後の空気を比べる

木やろうそくなどが燃えた後の空気では、燃える前と比べて酸素の割合が小さくなり、二酸化炭素の割合が大きくなります。二酸化炭素を含む気体を石灰水へ通したり、気体の入った容器で石灰水を振ったりすると、石灰水が白くにごります。この性質を使うと、燃焼後に二酸化炭素が増えたことを調べられます。酸素については、気体検知管など決められた器具を使って燃焼前後の割合を比べる方法があります。大切なのは、容器の大きさ、燃やす物、調べ方などの条件をそろえ、変える条件をはっきりさせることです。二酸化炭素が増えた結果だけで酸素が全部なくなったと決めつけず、酸素と二酸化炭素をそれぞれ調べた結果から説明します。窒素は、ここで扱うふつうの燃焼では主に使われないため、割合の変化が比較的小さい気体です。

空気の通り道とゲームのモデル

燃焼が続く場所では、燃焼に使われる酸素が新しい空気から補われ、燃焼でできた気体が外へ出ていく通り道が必要です。ゲームでは、環の穴が連続すると空気の交換が進み、酸素が補われて二酸化炭素が減るモデルにしています。環の穴が大きくずれると交換が弱まり、燃焼後の酸素が少なくなるため、炎が小さくなります。ただし、実際の燃え方は空気の流れだけでは決まりません。燃える物の種類や量、温度、湿り気、容器の形なども関係します。また、ゲーム画面の酸素・二酸化炭素の数値は学習のために変化を大きくした簡略モデルで、特定の実験結果を再現した値ではありません。実際に火を使う実験は、必ず先生や保護者など大人の指導のもとで行い、燃えやすい物を遠ざけ、換気や消火の準備を含む安全手順を守ります。

身近な例で考えてみよう

• ろうそくに大きさの違う集気びんをかぶせると、入っている空気の量が違うため、炎が消えるまでの様子にも違いが出ることがあります。条件をそろえて比べます。
• 炭火へうちわで空気を送ると燃え方が強くなることがあります。新しい空気から酸素が届きやすくなることと関係しますが、安全のため自分だけで試しません。
• 燃焼後の気体を石灰水で調べると白くにごることがあります。炎の色だけでなく、気体の性質を利用して二酸化炭素の増加を確かめます。

よくある間違いと覚え方

• 『炎が消えたから酸素は0%』と考える間違いがあります。燃え続けられない割合まで減ったのであり、酸素が残る場合もあると区別します。
• 『空気は全部酸素』と考えがちです。空気の約21%が酸素で、最も多いのは約78%を占める窒素だと割合を合わせて覚えます。
• 『二酸化炭素が増えた』だけで燃焼前後の変化をすべて説明することがあります。酸素が減ったことも別の測定結果から確かめ、両方を結び付けます。

保護者の方へ

家庭では、コンロ、ろうそく、たき火などを子どもだけで扱わせず、実験を再現する場合も学校教材の手順や大人の指示を優先してください。学習では『何が減った？』『何が増えた？』『どう確かめた？』の三つを順に問い、酸素の減少と二酸化炭素の増加を測定方法と結び付けると整理しやすくなります。ゲームの数値は因果を見やすくした簡略モデルなので、実際の空気の割合と混同しないよう声をかけてください。

ミニ問題

ゲームで確かめてみよう

ここまでの内容を、実際に「酸素窓の炎塔」を操作しながら確かめてみましょう。

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