日本分析化学専門学校



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実験B-53 <ガラス玉で、いろイロ色! の巻>

左が酸化炎での銅、右が還元炎での銅の呈色
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投稿者
日本分析化学専門学校
所要時間
30分
使用器具・薬品
【使用器具・薬品】
○器具
・ステンレス線(φ0.5程度)
・ニッパー ・ラジオペンチ
・蒸発皿
・ビーカー(50ml)
・ガスバーナー
・スレート版
・ライター

○試薬等
・ホウ砂(四ホウ酸ナトリウム・10水和物) 
・硝酸クロム(Ⅲ)九水和物
・塩化マンガン(Ⅱ)四水和物 
・硝酸コバルト(Ⅱ)六水和物
・塩化ニッケル(Ⅱ)六水和物
・塩化銅(Ⅱ) など

【材料の入手方法】
■薬局で購入
・ホウ砂(ほうしゃ) 500g 1000円
 ※四ホウ酸ナトリウム・10水和物として
試薬会社からも購入可
■試薬会社で購入
・硝酸クロム(Ⅲ)九水和物 25g 9000円
・塩化マンガン(Ⅱ)四水和物 25g 3200円
・硝酸コバルト(Ⅱ)六水和物 25g 1550円
・塩化ニッケル(Ⅱ)六水和物 25g 2050円
・塩化銅(Ⅱ) 10g 1850円

  1. 金属塩それぞれ約5gを50mlの水に溶かす。
  2. ニッパーでステンレス線を約20cmに切断し、一方の先端をラジオペンチで曲げて、小さな輪を作る。
  3. 蒸発皿にホウ砂を入れる(ステンレス線の輪を差し込める程度の深さがあれば陶器製のルツボでもよい)。
  4. バーナーの外炎でステンレス線が赤熱するまで加熱し、ホウ砂に差し込み付着させる。
  5. ホウ砂が付着したステンレス線を再度バーナーの外炎で赤熱するまで加熱する。これで透明なホウ砂球ができる。
  6. ホウ砂球が小さな球状になっていない場合は、4.~5.の操作を何度か繰り返す。
  7. 6.の無色透明のホウ砂球をバーナーの外炎で加熱した後、熱いうちに金属塩溶液につけ、再度バーナーで加熱をする。
  8. 様々な金属で、操作を行ってみてください。同じ金属でも外炎と内炎で反応が異なるものがあるのでよく観察しましょう。

  1. ステンレス線の先端はループ状の小さめの輪にするとうまくガラス玉ができます。
  2. バーナーは、内炎と外炎の境目がはっきり見えるまで空気を入れましょう。
  3. きれいなガラス状のホウ砂球を作るために、ステンレス線に付けるホウ砂は少なめにしましょう。
  4. バーナーを用いてガラス細工をしますので、火傷にはくれぐれもご注意ください。

【様々な色が出る仕組みは?】

■ホウ砂球反応

 ホウ砂は鉱物の一種で、350~400℃で熱すると水分を失って「ホウ砂球」になります。
 さらに加熱すると878℃で融解して無色透明のガラス状になり、金属化合物をこれに
 付着させるとホウ砂球(溶球)は各金属特有の色に着色します。この反応のことを
 「ホウ砂球反応」と言います。
 ガスバーナーには350〜520℃と温度の低い「還元炎(内炎)」と1540〜1560℃と温
 度の高い「酸化炎(外炎)」の2つの炎があります。酸化炎には充分に酸素が供給さ
 れていますが、還元炎では酸素が不足している状態です。
 ホウ砂球反応は、酸化炎と還元炎を用いた場合では、同じ金属化合物を付着させても
 ホウ砂球(溶球)の色が異なります。それは、炎に含まれる酸素の量によって金属イ
 オンの形態が変化する(酸化もしくは還元が促進する)ことによって生じる差です。

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左が酸化炎での銅、右が還元炎での銅の呈色 ステンレス線にホウ砂をつける ホウ砂を加熱し、ガラス玉を作る ホウ砂球に金属塩をつける 金属と色の関係

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