熱量測定法で糖の種類を判定する手順
概要
すべての炭水化物は燃焼時にほぼ同じ熱量（kcal/g）を放出しますが、糖ごとに燃焼エンタルピーに微細な差があります。試料の燃焼エンタルピーを測定すれば、どの糖が含まれているかを特定できます。
ボムカロリメータは燃料を完全に酸化させたときの温度上昇を測定し、その温度変化から燃焼エンタルピーを計算します。
必要なもの
- 6 V バッテリー
- 銅製カロリメータ容器
- マグネシウム線
- はかり
- スチール製ボム容器
- スチール製クルシブル（坩堝）
- 撹拌棒
- 温度計
手順
- 糖試料をはかり、質量を記録する。
- カロリメータ、ボム容器、その他装置全体の質量を測定する。
- 試料をクルシブルに入れる。
- クルシブルをボムの電極に取り付けたリングの上に置く。
- マグネシウム線を電極間に張り、試料に接触させる。
- ボム容器の蓋をしっかり締める。
- ボムの酸素バルブを開放し、酸素を供給する。
- 既知の質量の水をカロリメータに注ぐ。
- ボム容器をカロリメータに沈める。
- 温度計で水の初期温度を測定する。
- 電極をバッテリーに接続し、糖を点火させる。
- 燃焼中は水を絶えず撹拌し、温度計は水中に残す。
- 水温の最高点を記録する。
- 温度上昇 ΔT を求める（例：25.5 ℃ → 35.6 ℃ → ΔT = 10.1 ℃）。
- カロリメータの比熱 (Cₘ) を水の比熱 (4.186 J·g⁻¹·K⁻¹) で割り、係数を求める（例：0.42 J·g⁻¹·K⁻¹ ÷ 4.186 = 0.10）。
- 係数に装置全体の質量を掛ける（例：0.10 × 9,000 g = 900 J/K）。
- 上記の熱容量を水の質量に加える（例：3,000 g + 900 = 3,900 g）。
- ΔT と合計質量を掛け合わせる（例：3,900 × 10.1 = 39,390 J）。
- 得られた熱量を試料質量で割り、単位質量あたりのカロリーを算出する（例：39,390 J ÷ 10 g = 3,939 cal/g）。
- 測定した燃焼エンタルピーを標準値と比較し、糖種を特定する（例：3.94 kcal/g はショ糖の標準値 3.95 kcal/g と一致するため、試料はショ糖と判断できる）。
まとめ
この手順に従えば、ボムカロリメータを用いて糖の燃焼エンタルピーを測定し、標準データと比較することで試料中の糖種を正確に特定できます。