問題
二硫化炭素を貯蔵する際に、容器内の液面を水で覆う「水張り貯蔵」を行う主な理由として、最も適切なものはどれか。
(1) 二硫化炭素を水に溶解させ、引火点を高くするため
(2) 二硫化炭素と水を反応させ、不燃性の物質に変化させるため
(3) 二硫化炭素の蒸発を抑え、空気との接触による火災危険を小さくするため
(4) 二硫化炭素を水より上に浮かせ、容器の底部にたまる不純物と分離するため
(5) 二硫化炭素を冷却して凝固させ、蒸気の発生を完全に防止するため
危険物取扱者乙種４類｜二硫化炭素の水張り貯蔵を解説
二硫化炭素は、極めて引火しやすく、蒸気も発生しやすい危険物です。しかも、二硫化炭素の蒸気は空気より重く、低い場所に滞留して離れた火源まで流れ、引火するおそれがあります。水張り貯蔵では、水より重く、水にほとんど溶けない二硫化炭素の上に水の層をつくり、液面からの蒸発と空気との接触を抑えます。正解は(3)です。水張りは、二硫化炭素を水に溶かしたり、水と化学反応させたりする方法ではありません。二硫化炭素の液面を水で覆うことにより、可燃性蒸気が発生する危険を小さくするための貯蔵方法です。
(1) 二硫化炭素を水に溶解させ、引火点を高くするため
不適切です。二硫化炭素は水にほとんど溶けないため、水張り貯蔵を行っても、水に溶解して性質が変化するわけではありません。また、引火点は物質が可燃性蒸気を発生し、火源を近づけたときに引火する最低温度を示す物性値です。単に液面を水で覆っただけで、二硫化炭素そのものの引火点が高くなるわけではありません。水張りによって期待されるのは、二硫化炭素の性質を変えることではなく、液面を水の層で遮蔽して蒸発を抑えることです。二硫化炭素は非常に低い温度でも引火する危険があるため、引火点を変化させるという考え方ではなく、可燃性蒸気をできるだけ発生させないように管理することが重要です。
(2) 二硫化炭素と水を反応させ、不燃性の物質に変化させるため
不適切です。通常の貯蔵条件では、二硫化炭素と水は反応して不燃性物質に変化するものではありません。水張り貯蔵は、化学反応を利用して危険物を別の物質に変える方法ではなく、水と二硫化炭素の密度差や溶解性の違いを利用する物理的な貯蔵方法です。二硫化炭素は水より重いため容器の下部に沈み、水はその上に層をつくります。この水の層がふたのような役割を果たし、二硫化炭素の液面が空気に直接触れることを防ぎます。危険物の貯蔵方法を問う問題では、化学反応による無害化なのか、蒸発や接触を抑える物理的な対策なのかを区別することが大切です。
(3) 二硫化炭素の蒸発を抑え、空気との接触による火災危険を小さくするため
適切です。二硫化炭素は揮発性が高く、極めて引火しやすい物質です。液面が空気に直接触れていると、二硫化炭素が蒸発し、容器内や周囲に可燃性蒸気が発生しやすくなります。水張り貯蔵では、水より重い二硫化炭素が容器の下部にたまり、その上を水の層が覆います。この水の層によって、二硫化炭素の液面と空気との直接接触が遮られ、蒸発が抑制されます。その結果、引火や火災につながる可燃性蒸気の発生を少なくできます。二硫化炭素の蒸気は空気より重く、床面やくぼみなどの低所に流れて滞留しやすいため、蒸気の発生を抑えることは特に重要です。水張り貯蔵の目的は、二硫化炭素そのものを不燃化することではなく、可燃性蒸気の発生と空気との接触を抑えて火災危険を小さくすることです。
(4) 二硫化炭素を水より上に浮かせ、容器の底部にたまる不純物と分離するため
不適切です。二硫化炭素は水より重いため、水の上に浮くのではなく、水の下に沈みます。水張り貯蔵では、容器の下部に二硫化炭素があり、その上部を水が覆う状態になります。密度の大小関係を逆に覚えると、水張り貯蔵の仕組みそのものを誤解してしまいます。また、水張りの主な目的は不純物を分離することではありません。水の層によって二硫化炭素の液面を空気から遮断し、蒸発を抑えることが目的です。危険物の性質を問う問題では、水より重いか軽いか、水に溶けるか溶けないかという二つの性質を組み合わせて判断することが多いため、両方を正確に整理しておく必要があります。
(5) 二硫化炭素を冷却して凝固させ、蒸気の発生を完全に防止するため
不適切です。水張り貯蔵は、二硫化炭素を凝固させるほど冷却する方法ではありません。水を液面に張っただけで、二硫化炭素が固体になる温度まで下がるわけではありません。また、液面を水で覆うことで蒸発を抑えることはできますが、蒸気の発生を完全にゼロにするものではありません。危険物に関する記述で「完全に防止する」「必ず発生しない」などの断定的な表現が使われている場合は注意が必要です。安全対策の多くは危険性を低減するものであり、危険を完全に消滅させるものではありません。水張り貯蔵を行っていても、容器の密閉、温度管理、火気の排除、換気などの適切な管理が必要です。
この問題で覚えるポイント
二硫化炭素は、特殊引火物に分類される第4類危険物であり、非常に引火しやすく、揮発性が高い物質です。二硫化炭素は水にほとんど溶けず、水より重いため、水と一緒に容器へ入れると二硫化炭素が下、水が上になります。この性質を利用して二硫化炭素の液面を水で覆う方法が水張り貯蔵です。上部の水の層が二硫化炭素と空気との直接接触を遮り、蒸発による可燃性蒸気の発生を抑えます。水張りによって二硫化炭素の引火点が高くなるわけではなく、水との化学反応によって不燃性物質へ変化するわけでもありません。また、二硫化炭素の蒸気は空気より重いため、低所に滞留しやすく、離れた場所にある火源へ流れて引火する危険があります。試験では、水に溶けるか、水より重いか、蒸気が空気より重いか、水張りの目的は何かを組み合わせて問われます。「水にほとんど溶けない」「水より重い」「蒸気は空気より重い」「水張りによって蒸発を抑える」という関係を一つのまとまりとして覚えると、同じテーマの問題に対応しやすくなります。
ひっかけポイント
水を使用する貯蔵方法であることから、二硫化炭素を水に溶かして危険性を下げると考えてしまうのが代表的な思考の罠です。実際には、二硫化炭素は水にほとんど溶けず、水と反応して不燃性物質になるわけでもありません。また、一般的な油類は水より軽く水面に浮くものが多いため、その日常的なイメージを二硫化炭素にも当てはめると誤答につながります。二硫化炭素は水より重く、水の下に沈むという点が重要です。さらに、「引火点を高くする」「蒸気を完全に防止する」などの表現は、安全性が高まるように見えるため選びやすいものの、水張りは物質自体の物性を変える方法ではなく、危険性を低減するための物理的な遮蔽方法です。危険物の問題では、対策によって危険を小さくすることと、物質の性質そのものを変化させることを混同しないようにしてください。
