|
はじめに
時計反応 ～HSO3-イオンとIO3-イオンとの反応～
どうもこんにちは！今回時計反応についてご説明をいたしますKENTです！
どうも最後まで呼んでくださいね。(>o<)/
それでは、まず時計反応という実験かと言うことを説明します。
時計反応とは、いくつかの溶液を混合してからある一定時間たつと、混合液の色が突然変化するという大っ変面白い反応です。
今回この実験をやってみようと思った理由は、例年の新入生歓迎会の部活紹介でやっているこの実験が、今年は一年生を大量に５人も呼び込んでくれたからです。うれしー！！しかし僕はこの実験の原理を何となくしか知らず、なんとな～く実験をしていたので、この実験の原理の理解と試薬の変化によって実験結果がどうなるかと言うことを知りたいと思い、めいっぱい調べてみました。
さっそく実験なんじゃー！！(大仁田)
１．実験その１ ～とにかくDoしてみましょう～
まず、松戸市役所の「すぐやる課」に負けじと思い、とにかく実験してみようということで、本の通りそのまま時計反応をやってみた。
HSO3-イオンとIO3-イオンとの反応編
＜実験に使うもの＞
器具： メスシリンダー、ビーカー、ピペット、ストップウォッチ
試薬： ヨウ素酸カリウム(KIO3)、無水亜硫酸ナトリウム(Na2SO3)、可溶性デンプン
１－１．反応液をつくる
今回やる時計反応は、Ａ液とＢ液の２つの溶液を混ぜることによって変化が見られるタイプなので、まずこの２つの溶液をつくる。
Ａ液 ： ヨウ素酸カリウム(KIO3)２．１４gを水に溶かして1Lの溶液とする。
(ようするに約0.02mol/l溶液を作る)
Ｂ液 ： 約４ｇの可溶性デンプンを熱水に溶かす。これに水を加え1Lの溶液とし、冷やす。そして０．３ｇの無水亜硫酸ナトリウム(Na2SO3)を溶かし、更に0.5mol/lの硫酸を20ml加える。
かんせ～い！？
１－２．～Doする～
さっそくできた溶液を混合してみる。混合する割合はＡ液：Ｂ液＝１：１としてやってみた。
Ａ液20mlにＢ液を加える。・・・しばらくすると、おお～I！変わった変わった！みごとに鮮やかな青紫色がでてくれました。
ちなみに今回の色が出るまでにかかった時間は２４秒。溶液の温度は３２℃。
う～ん・・こ。本には１８～２０秒の間で反応すると書いてあったのに・・・。しかも今(当時)は真夏。気温も溶液の温度も高いからもっと早く反応してもいいのに・・・。
こうして考えているうちに、部活の現状を見に２人もＯＢさんが来てくれた。実験は中断し、おしゃべり・>△<)
先輩のいっている大学の話や、なぜか上智大学の学食の奥にあるハンバーガ－屋(なぜ僕がこんなところに行くかは秘密)の話をしてしまった。あそこの店でハンバーガ－を頼むとなぜかポテトチップスがついてくる。量が多いのと、油っこいためにいつも胃もたれを起こしてしまう僕。(だが、なぜか上智に行くとそこで食べてしまう。）他につくばの研究施設に行ったときの話を聞かせてもらった。だが、化学実験とはほど遠い雑談ばかり・・・。
まあこの日の実験は成功かな？
２．実験その２
・・・数日後。
もう一度実験をしようと思い、ひとまず化学科へ。ここでなぜ化学室でないかというと、とりあえず涼むため。
あ～～～・・(-＿-)。文明の風のありがたさを実感。
そういえば今朝、２学期から都内のいくつかの小学校に冷房が設置されたことをニュースで見た。インタビューを受けた小学生が、冷房じゃー−！って感じでにやけたので、歯抜けが丸見えだった。うざかった。小学校なんかじゃなく、高校へつけんかー！って、怒ってしまった朝の僕の姿が思い起こされた。
しかしまあ実験へ。まず前回と同じ溶液をつくり実験してみる。
溶液の温度は前回に程近い３１℃。今日も暑い。冷房つけんかー−−！(もうええっちゅうねん)。
さっそく溶液を混ぜてみる。するとタイムは２３秒５６秒.ほとんど前回と変わらず。これで温度の変化は気にしなくてすむので結果まとめが楽というもの。それでは今回改めて溶液に変化をつけて実験してみる。
２－１．変化を付けてじっけ～ん
２－１−１．硫酸銅水溶液(CuSO4 aq)を加えてみる
この方法は、この時計反応が出ているのとは別の本で、しかも違う時計反応の実験の欄に触媒として出ていたものを、伏見先生にすすめられてやってみた。
まずは、てきと～に10mlとったＢ液の中へ３滴ほどポタポタと入れてやってみる。色が現れるまでの時間は２０秒４１秒。お～、確かに反応速度が速くなっている！調子に乗って今度は1ml入れてみる。するとタイムは１６秒３１．確実に速くなっている。とりあえず成功～!!
２－１－２．硫酸(H2SO4)を加えてみる
この方法はこの実験が出ていた本にあったもの。入れればタイムが早くなるらしい。そこでまたてきと～に10mlのＢ液に対し、ピペットで1mol硫酸を2ml入れてみる。混合し、タイムを計ろうとしたら入れ反！(入れてすぐ反応)。なんだよう～(チューヤン)。これが硫酸のなせる力なのか！
ということなので、0.5molにして再度やってみる。タイムは４秒１３。硫酸パワーってすげーな－(-＿-)ここでは硫酸も触媒として働く事が分かった。
触媒・・・と言えば購買。今日購買でカレーを買ったら、食を求めて集まる人の波にカレーはおされてもまれて・・・。あげくの果てにカレー転覆！ビニール袋の中はカレー地獄とかしていた・・・・(泣)。結局食べたが、服に机にカレーが！ましてや携帯にまで！僕の机一帯にカレー臭をまきちらし、カレー臭いと言われまくった昼飯だった・・・(怒
+ 泣)。・・・とゆうか実験しなきゃ！
|
|
２－１－３．溶液を薄めてみる
ここでは溶液を水で薄めて反応を見てみる。文章書くのがめんどーになってきてしまったので、結果は下の表に表す。
表『変色までの時間』
普通にやって ・・・ ２３秒５６
水で薄めて
| Ａ液 |
９割 |
・・・ |
２６秒８７ |
|
８割 |
・・・ |
２７秒９０ |
|
６割 |
・・・ |
３６秒５９ |
|
４割 |
・・・ |
５９秒３８ |
| Ｂ液 |
８割 |
・・・ |
３２秒７１ |
|
６割 |
・・・ |
１００秒６９ |
ついでに
| 硫酸銅３滴 |
・・・ |
２０秒４１ |
|
1ml |
・・・ |
１６秒３１ |
| 1mol硫酸0.5ml |
・・・ |
４秒１３ |
みなさんもこの結果に予想がついたと思うが、変色までの時間が薄まるにしたがって遅くなっている。ここで気になったのが、Ｂ液を薄めたときの反応時間。Ａ液に比べ、おそろしい遅れっぷりである。理由は・・・そんなのしらね～よ～ん。 ♪～(-。-)
２－２．原理解説
時計反応の色は、みなさんご存じのようにヨウ素デンプン反応の色です。それでは化学式も交えながらこの時計反応の詳しい解説をしていきたいと思います。
とにかく冷房ねーし、暑いし、小学生うぜーし、うんＰだし・・・？考える回路はショートしてしまったので、本に書いてあるものを書き写して解説としてしまおう！(それでいいのか！)
・・・とはいったものの、これを読んでいる読者諸君も自分ちで時計反応やりてー！と思っていると思うので、(作者が原理解説を面倒くさがって後回しにしているだけ)あなたのご家庭でもできる時計反応を紹介します。やれー！
２－２－１．～家でできる時計反応～
試薬となるもの
イソ○ン(うがい薬)
Ｃ１０００タ○ダ(ビタミンＣ1000mg/500mg)
デンプン(なんとか用意してください)
オキシドール(薬局にて発売中)
やってみる(簡単な原理解説も含めながら)
全体として10mlとなるようにして実験
１．Ｃ１０００タ○ダをコップに3mlはかりとる。(ビタミンＣには酸化防止作用があり、酸化したものを元に戻す作用がある。)
２．イソ○ンを1ml入れる。(ヨウ素には酸化作用がある。しかし、ビタミンＣによってヨウ素の色が消えるため、溶液は透明になる)
３．デンプンをお湯に溶かした０．５％デンプン溶液を1ml入れる。
４．水2mlを加える。
５．オキシドール3mlを入れたら反応が始まり。(オキシドールは酸化作用が強いため、ヨウ素でも酸化する)
実験やってみてもらえたでしょうか？
とはいっても、「いったいどういう反応の実験なんだか説明されてもわかりません！」と言う人続出だと思いますので、この後にかかれた分かりやすくかつ詳しい原理解説をご覧になって下さい。
それにしてもあ～～～。いま深夜２時だよ～。ねむ～～～。
原稿が間に合うか美尿(びみょう)になってきたなぁ。明日数学２時間あるし英語はまたキシコ先生にあてられるだろうし古典テストだし・・・。まぁ気合いでがんばるべー！読者諸君もあと一息だからどうか最後までつきあってくださいね！
２－２－１．原理
まず、Ａ液の中にはよう素酸カリウムが電離してK+というイオンとI03-というイオンが存在している。
一方、Ｂ液では、はじめに入れたでんぷんが変化せず、後から溶かした無水亜硫酸ナトリウム(Na2SO3)が次のように反応し、電離する。
(反応式)
Na2SO3 + H+ → Na+
+ HSO3- + Na+
ここで全てのヒドロニウムイオン(H+)が反応してしまったわけではないらしい。
２液を混ぜるとまず次のような反応が起こる。
I03- + 3HSO3- → I-3SO42-
+ 3H+ ・・・(1)
そしてしだいにHSO3-イオンがなくなると次の反応が起こる
5I- + IO3- → 3I2
+ 3H2O ・・・(2)
（２）の実験でI2が発生するため、先ほど溶かしたでんぷんと反応して、よう素でんぷん反応の青紫色が見られる。
（１）の反応は時間がかかり、(2)の反応は瞬間的なのでこの時間差がおこる。
(柳場トシロー風に考えた後)・・・なるほど。僕が硫酸銅や硫酸を入れたのは（１）の反応を進めるためだったのか。確かに、もとから硫酸イオンがあれば、はえーもんね。
あ～。やっと原理もおわったよ～
ん？あっあれ？
これで終わりですか？やったーー！サイコーですかーーー！（古い！）
あ、え～とここまで読んで下さったあなた！少し賢くなったのを実感したのと同時に、富士高化学部に入ってみたくなっていませんか！？
そんなあなた！富士高に入ったら迷わず化学部ですよね！今なら優しい先輩たちがあなたの実験ライフをサポート！２年間の保証をおつけして、さらに２０回までの失敗、事故はＦ岡が負担する特約をおつけして、なんと部費免除でお届けいたします！入るなら富士高化学部しかない！
３．～最後にコラム～
え～今回と計反応をご覧になっていかがでしたでしょうか？実験もよかったと思っているでしょうが、隣においてある石。どうも気になりませんか？
実をいいますと、僕は地学の鉱物の方が本業なのです！今どれくらいのレベルかといいますと、ドラ○エでしたらLv20といったところでしょうか。綺麗でかつ貴重な石の数々を求め、全国の鉱山を巡っています。その中にはこんなエピソードも・・・。
ある春の日。僕は日本鉱物三大産地のひとつ、滋賀県大津市に来ていた。そこで僕は宝石のトパーズを求めて山へと入っていった。途中から登山道へ入ると、急に道が途絶えた。しかし僕は道であると思わしき方へとひたすら進んでいった。すると突然花崗岩の崩れた砂山が足元に広がった。僕は滑り降りた。しかし、その先には道はなかった。もと来た道を戻ろうと必死に砂山を登ろうとするが、アリ地獄状態。なんとそこで４時間格闘したのち、やっと砂山を登りきって生還。とりあえすノグソちゃんをして、またあてずっぽうに歩いて、さらに２時間後やっと下山。地図を見ると、道なき道を進んできたことを悟った・・・。はっきり言って俺テレビにでれるわ！
しかも今年の夏に行った小来川銅山では、携帯を落とすという最悪なことに・・・。
それでも私は石を求めて日本全国駆け回る！
これこそ趣味というものではないだろうか。
～本当に最後にひとこと～�
ここまで読んでくれたあんたはえらい！
Ｆ岡みたいなもの人間にはなってはいけない！
そして是非是非富士高へ入ったら、化学部へ入ろう！
富士高１日体験授業でも、われら化学部員に会うことが出来ます。是非申込んでみて下さい。まってま～す（ちなみに僕は地学の講座の方にいます）
|