ユーディオメーター

ユーディオメーター

ユーディオメーターの閉じた端
用途	ガス量測定
注目すべき実験	水の組成
発明家	マルシリオ・ランドリアーニ
関連商品	バロメーター ビュレット

ユーディオメーターは、物理的または化学的変化に伴うガス混合物の体積の変化を測定する実験装置です。

測定する反応に応じて、この装置はさまざまな形をとることができます。一般的にはメスシリンダーに似ており、50 mL と 100 mL の 2 つのサイズが最も一般的です。上端は閉じられており、下端は水または水銀に浸されています。液体がシリンダー内のガスサンプルを閉じ込め、目盛りによってガスの体積を測定できます。

いくつかの反応では、2 本の白金線 (非反応性のため選択) を密閉端に配置して、その間に電気火花を発生させます。電気火花によってガス混合物の反応が開始され、シリンダーの目盛りを読み取ることで、反応による体積の変化を判定できます。この装置の使用方法は、内部のガスが使用される液体の一部を置換する点を除けば、 元の気圧計と非常によく似ています。

1772年、ジョセフ・プリーストリー^[1]は、水の代わりに水銀を使って通常は水に溶けるガスを捕らえる、独自に再設計された空気槽を使用して、さまざまな「空気」の実験を始めました。これらの実験から、プリーストリーは酸素、塩化水素、アンモニアなど、多くの新しいガスを発見したと言われています。彼はまた、「亜酸化窒素空気試験」を使用して空気の純度または「良さ」を調べる方法も発見しました。このユーディオメーターは、NO ₂が水にNOよりも溶けやすいことと、空気中の酸素によるNOのNO ₂への酸化反応に基づいて機能します。

2 NO + O ₂ → 2 NO ₂。

一定量の空気が水中でNOと結合すると、溶解度の高い化合物NO ₂が溶解し、残りの空気の体積がいくらか収縮します。空気中の酸素が多ければ多いほど、収縮は大きくなります。^[2]

マルシリオ・ランドリアーニはピエトロ・モスカティと空気化学を研究していた とき、プリーストリーの硝酸による空気の質の検査を定量化しようと試みた。ランドリアーニは、水の上に置かれた背の高いメスシリンダーの形をした空気トラフを使用した。空気の健康状態を計測するため、彼はそれをユーディオメーターと呼んだ^[1] 。モスカティの仲間であるフェリーチェ・フォンターナも同じ原理でユーディオメーターを設計し、空気の健康状態を定量化した^{[3] 。}

窒素ガステストを備えたユーディオメーターは、ヤン・インゲンハウスが日光にさらされた植物の葉から水中で放出される泡が酸素の泡であることを証明した方法でした。彼の光合成に関する記述は 1779 年に出版され、1785 年にはジャーナル・ド・フィジック( v 26、p 339) でユーディオメーターについて書いています。伝記作家によると、インゲンハウスは「厳密に言えばその名前に値しないにもかかわらず、多くの機器がユーディオメーターと呼ばれていました...誰もが同じ機器を使用しているわけではないため、誤解が生じる可能性があります。」と述べています。^{[2] : 205}

ユーディオメーターの電気版は、電池と電気への貢献でよく知られているイタリアの物理学者、アレッサンドロ・ボルタ伯爵(1745–1827) ^[4]によって開発されました。^[5]ユーディオメーターは、実験室での機能のほかに、「ボルタピストル」での使用でも知られています。^{[6]ボルタは、空気の「良さ」をテストしたり、ガスの}可燃性を分析したり、電気の化学的効果を実証したりするために、1777 年にこの機器を発明しました。ボルタのピストルには、ユーディオメーターのように上部が閉じられた長いガラス管がありました。2 つの電極が管に通され、管内に火花ギャップが生成されました。ボルタがこの機器を最初に使用したのは、特に沼地のガスの研究に関するものでした。ボルタのピストルには酸素と別のガスが充填されていました。均質な混合物はコルクでテープで閉じられました。電極によってガス室に火花がもたらされ、ボルタの電気炉を使って静電気による反応が触媒される可能性がある。ガスが可燃性であれば爆発し、ガス室内の圧力が上昇する。この圧力は大きすぎるため、最終的にはコルクが空中に舞い上がる。ボルタのピストルはガラスか真鍮で作られていたが、ガラスは電気のために爆発しやすかった。ボルタは高レベルの電流の測定と発生に関する広範な研究を行い、電気の単位であるボルトは彼の名にちなんで名付けられた。^[7]

1785 年、ヘンリー・キャベンディッシュはユーディオメーターを使用して地球の大気中の酸素の割合を測定しました。

「ユーディオメーター」という名前は、ギリシャ語の 「晴れた」または「穏やかな」を意味するεὔδιος eúdiosに由来し、これは「良い」を意味する接頭辞 eu-と「天国の」または「ゼウス（空と大気の神）の」を意味する-dios 、および「測定」を意味する接尾辞 -meterの組み合わせです。[ ^{8]ユーディオメーターはもともと}空気中の酸素の量を測定するために使用されており、空気中の酸素の量は「良い」天候では多くなると考えられていたため、^[9]語源のeudio-は装置を適切に表現しています。

ユーディオメーターの用途には、ガスの分析や化学反応における体積差の測定などがあります。ユーディオメーターに水を入れ、開いた端が地面を向くように逆さまにして (水が漏れないように開いた端を持ちます)、水を入れた容器に沈めます。化学反応が起こり、ガスが生成されます。通常、一方の反応物はユーディオメーターの底にあり (ユーディオメーターを逆さまにすると下向きに流れます)、もう一方の反応物はユーディオメーターの縁に吊り下げられます。吊り下げには、通常、白金線または銅線を使用します (反応性が低いため)。化学反応によって生成されたガスが放出されると、そのガスはユーディオメーターに上昇するため、実験者は特定の時点で生成されたガスの体積を正確に読み取ることができます。通常、人は反応が完了したときに体積を読み取ります。この手順は、理想気体の法則定数 R を 実験的に決定する実験など、多くの実験で採用されています。

ユーディオメーターの構造は気象用 気圧計に似ています。同様に、ユーディオメーターは水を使用してユーディオメーターチューブにガスを放出し、ガスを目に見える測定可能な量に変換します。これらの実験を行う際に圧力を正しく測定することは、PV = nRT方程式に含まれる計算に不可欠です。圧力によってガスの密度が変化する可能性があるためです。 ^[10]

• ドルトンの法則
• 蒸留
• 理想気体の法則
• 実験用ガラス器具

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