i5 寒天ゲルを震いた電気分解の黄色変電について寒天ゲルを用いた電気分解の黄色変化について長沢子達（選科教翻鈴木美智代 i はじめに（讐轟縣購なる。このとき電解質に水酸化ナト誓ウムを養うと，水の電気分解の学習でイオン移動の様子を観察する実験があ箏iシ，その方法の一つに希薄な水酸陰極の黄色変化は題懸でなくなる」とごまかしの化ナトワウム水溶薮に指示薬としてβTB溶渡を説購はできる。しかし醗極周辺で青色紀変るといド寒天ゲル全体は青色でなく鍛黄色を示すので，超え，寒蓑で鏤めてから電気分解をする実験があう予想に反して，実際は黄色に変化するという現る。象については説霧ができない。このとき醗極擾縁辺には0難｝方書集まる毒害，酸素これについて⑫，③式を使うと，このとき絵1極が発生して建が過鶏になるので黄色に変化する。しかし実藻に試みるとBTB色素とはどこか極のまわ拳が春色になるのは「R半が鷺2となって違う黄色になり，さらに黄褐色も現れてくる。色になるのは，「0縫｝が集まってきても02としてこの鞭告で1まこの現象の漂獲を解聡し，よりよ当て秘ってしまうために難ナが遍乗籔こな讐，もとい実験方法について考察した。 2 寒天ゲルを驚いたイオン移動実験の問題点醗レが多くなるため」であ診，陽極板の矯辺が黄もとアルカサ牲である電解質を中稲し，さらに酸性になっていくためにBTBの酸難色の黄色を示す」と議響窪できる。ところが実験をしてみると，この黄色変化は選垂寒天ゲルとBTB溶蔽を整う電気分解の実験は雪後聞もなく起こることは確かであるが，反紅鱒割金多くなされている。このイオン移動の現象を，間を長くするとβT8の酸性色とはい私）難い黄褐承の電気分解による気体の発生とβTBの性質か色あるい1ま赤褐色に変色してしまう。ら中学校レベルで讃明すると次のようになる。このようにこの実験には二つの問題点がある。水の電気分解では，水は①式のように水素イオンと水酸化物イオンとに分れる。これに電波を流馨駿に晃られないこと，二つめは瞬極の黄色変化その一つはイオン移動が本来の指示薬の色としてすと，それぞれ錺極と陰極に引きつけられ，そこで電子を失った拳貰った参して，②③式のように得いくものとしても，接示薬の変色とは似つかな陽極からは1酸素（02〉が，陰極からは水素（慧夢い黄色やオレンジ色1こ変色することに翼題があが発生する。る。水中で水は臨。→騨÷o移………① 陰極（一〉では 2静嚇瞳㌻…一一・…② の説弱がすつき鬱しないこと，仮にこの説霧が納 3．実験器具，装置の検討陽極（十／では糞。銭柵舟40穀前述の問題点を解明するため，次のような実験 40舞触2翫。＋02㌻一⑧ 全体の反癒は 2難0→2旋＋窃……一④ 雛具，装鐙の検討をした。このとき①式からだけの説霧で，変化の予想と（玉／寒天め精製と変色についてして「陰極に藍＋が集まるから8Tβの酸性色の黄寒天は純正化学製の試薬，寒天末（A霧撚，Pow一色を示し，陽纏郵こは0琵皿が集まるのでアルカサ姓感e鈴を繕いた。色の青色を示すだろう」と考えたり護隣したウす ① 寒天の精製と減少率ると，実験では反対の変化を示してしまうことに寒天末に含まれる不純物を除去するために，懇茎磐7無難簿纏島大学教蕎実践藩究紀要第鴛暑蒸留水で洗浄し減少率を求めた。寒天末をろ紙に広げて乾燥霧にいれ，一定質量になるまで5｛き℃で乾燥した。ど一カーに充分的には茎〉翼は約亙2、7になる。／41極板，電源などの条件について乾燥した寒更末茎、暮暮9をてんびんで漢轡とる。繕いた電極はステンレス飯で，厚さ毒．i翻ラ畏さ次に蒸留水を超えてかき混ぜて薄直し，乾燥質量を灘足したろ紙を硬って上澄液をろ遺するゆこのかき混ぜ→静護→ろ適を繰参返し，十分きれいになったら，そのままろ紙を5拶Cの乾燥器 3§懸．寒天に差しこむ深さ透翻，反応極極懸羨は 2§2、壕露である。また極蓼乏闘蕪は器醗にした。ステンレス電極とは琴甕こシ炭素鑛の電極娠でもで乾燥する。充分乾燥したら再び質量を灘足し，実験したところ極数に変化1まなく，鵬極輝辺が講じように黄色変化した。このことから変色は極極乾燥羨のろ紙の質量を弓iいて減少率を求めるとによるものではないといえる。本懸究では，以後平均蔦％であった。ステンレス極極を繕いて検討をすすめた。電源は島津S碧餐一驚Aを驚いた。電涯iは藪流欝 ②寒天の溶解と変毯寒莱は水には溶けないから，沸騰した水に溶かし，璽に入れて放冷すれば露まる。また酸1こ溶かしても濃いアルカリ溶濠に溶かしても濁まらないから，実験に霧いる電解質としては薄恥アルカリ溶蔽にする必要がある。薄いアルカサ溶蔽を沸騰させて寒天末を超えると，寒天が溶けるにつれて溶薮全体の色が黄色になる。このとき寒天の量が一定ならば，アルカサの濃縷：が大きくなるほど茶色っぽくな拳，さらに濃いと賠褐色になる。アルカ夢溶液の濃度が一定ならば，寒天の量が多いほど溶液の色慧暗褪色になるゆ ② S芋慧（翫0慰撫ぎ殖o18搬glについて鱒 Vと鱒Vとし，通電直後から変化を観察して，縫分で打ち切った。電解繕には薩径鱒懸，深さ紛紛鰻のシャーレを耀雛た。実験申の室滋は悠土3℃ である。 4．実験結果4〉検討と考察／麟酸化による影響の検…緩過酸化水素（翼20夢は0簸一を鮫媒として連鎖反応による分解をして発生窮の酸素を生じ，次々に酸素（0皇／を発生させる．そこでこの反応を瀦羅し，ステンレス電極が錆びるかどうかを試みた。電解質として暮．2％一翼a（）R水溶薮を5癖麟繕い，それに寒天やBTBを超える饗とお蓼の纏合せで，電極縁辺に3％過酸化水素承を漉下して酸素を発夢猛絵le鍛（3，3なジブ霞モチモルスルホンフタレ生させる方法で検討した。露ちィン／である。その分子式はC2毒2謁梅05S，分子量は624．3§，その購造式等に臠する詳しいことは曇．2％一｝転。慧水溶液，省賭する。 ①⑫③④ BTβの化学名は3，3なD孤影。欝。綾里y灘。董s擁｛（｝簸一馨．2％一輪0餐水溶蔽垂BTB溶藏，韓．2％贋駿OR水溶液＋寒天， βTβ揚示薬は，次の縫至捲示薬（酸塩基握示薬〉 §．2％醤農（〉藝水溶薮÷βコ欝欝溶蔽＋寒天と毒妻定薦指示薬の二選讐の講製法毒豊ある2矯》。このの懇合せで，寒天は濃度が毒．2％となるように蓼．i 醗究では，この二種類の捲示薬を驚いて櫨訳した。募ずつ，BT2溶鍍は中穣滴定絹を一滴とした。 ①瞬指示薬（酸塩基指示薬〉結果としては不純寒天でも繕製寒天でも，この全ての紹合せで酸素が発生するのみで，特に黄変〔｝、蟹｝9÷｝ζ！5｛｝翼我OR8、叙｝雛董÷一水（→25｛）懲董〉 ②滴定罵捲示薬 §．ig÷縣％エタノーノレ5馨磁歪÷水（→欝蓼灘墨〉（31電解質について電解質は水懇魎玉に水酸化ナト夢ウム（翼aO欝を2粒溶かし，寒天駐．2奮を換えたものを絹いた。する変化は見られなかった。このことから電流を通じることなく単に酸素と接鮭させたという程度では，黄色変化には酸素は関与していな鯵ということがで生きる。 ⑦ 指示薬による影響の検討％である。翼盆0琶糧の純度は約§3％であるからこ BT欝隷水に溶けてかな馨強い酸盤を示すが，この酸性指示薬であるβTBが原翼かどうかを確れはおよそ疹．縫7モルで，電離度を工とすると運論かめるために．夢雛振示薬罵と中執滴定繕のβTB この寒天濃度は馨．2％であ参，溝30蕪濃度も約§．2 寒天ゲルを篤いた電気分解の黄色変｛ヒについて二種，醸0，TB，P駐，｛」錘v．の誕六種で捲示薬の影響を比較した。電解質は3，③で遠べたものを篤い，不緯寒天と繕製寒天のそれぞれにこれらの指示薬を換えて選電し検討した。 i7 が溶け鑓すだけで長詩闘経っても変位慧なかった。このことから欝巷℃以下では寒莱は黄変することはないと言える。そこで熱よ婆も電流の影響が大きいと推定さ農たが，通電中の蔽灘は憩参℃近くになるとも考えら不純寒天のときはBT3のみならず全ての指示れるので，サーミスタや灘渡計を繕いて実際に灘薬で，電極周辺に比較的うすく広がっていく黄色変化が箆られた。構製寒天では憂欝聡通電したとき極極の一部に局藩的に生じ，その色も非裳に濃足した。嚢流緯Vで鋳分通電した場合，癒飯霞の温度は25℃で鷹辺との濃度差は2℃であった。甕流2奪Vで総分通電した場合，講極板の隅が蕪褪色い黄褐急で不純寒天の場合と異なるようにみうけに変色し，極板鷺の温度は器．5℃であった。る。これは振示薬を擁えない場合1こついても翼じように見られたことから，黄色変化は指示薬に麗孫なく起こることがわかる。先の実験からこの程度の温度は黄色変化に縫係無く思われるが，アルがフ溶藏の場合，それに寒天を溶かしただけで薄く黄色になるから，これが熱によって蕊遠されることも考えられ，熱による影響は無いとははっき拳蟹多いき津しない。（3／電解質及び通電による影響織考察 1鎌2／の結果から電解質の影響が考えられるので，電解質を換えず単に蒸留水に寒天を溶かし，これまでの実験の結果から黄色変色の簾翼を考指示薬を簾えた場合と膿えない場合について実験察すると，それは電極叛の誓質でもないし，酸化した。 1こよるものでもない。また獄丁書でも単なる方無熱によるものでもないこと力遡難ら力嵯こなった。その繕果はいずれもこれまでと隅じく不纏寒天では鶏極板周辺が黄変したが，精製寒天では長時寒天と蒸留水だけを綾羅した繕果から，寒天に間通電しないかぎり黄色変化は趨こらなかった。縁着している不純物が電流馨羅によって非常に変ただし霧製寒天の黄変は②と隅じく，不純寒天色しやすいことがわかった。また電解質にアルカ1タ溶蔽を健曝した場合は，とは色も様子も違い療獲が異なるもののようにみうける．それはともあれ，このことから黄色変化寒天と不純窃全体が変色する。精製寒天だけに通は電解質（翼aO餐／を超えなくても莚こることが電した結果から，電流作羅1こよって寒天は変性しわかる。変色する。このとき流れる電流1ま，精製寒天よ陰不純寒天の方がわずかに多く流れる。寒天の黄変部分の長 5．教材への適驚さ（量／から見て，流れた電流の大きさとの闘に以上の結果から，学校教材としての「承の電気は比／粥的な関選茎があると思われるが，i灘確な給桑分解におけるイオン移動の観察実験」について検は得られなかった。討した。鱒電極糎周辺の湿度変化／i）寒天の洗浄法麟から黄色変化は蒸留水に穂製寒天を溶かした寒天は普通の水遊水でよいから十分に洗い，最場合でも，電流を流すと趨こることから，寒天が後に蒸留水で洗って篤いるとよい。熱あるいは電流作繕によって変性し，さらにアルカ1バこよっても影響されるσ）ではないかと考えら ① 寒天末の洗い方寒天末に十分水を換えてかきまぜ，静置してれる。そこで電解質（藩30獅水溶瀬に寒天，お上澄液を捨てるいわゆる傾斜法で洗い，その上よび蒸留水に寒天を溶かした二つの場合について澄蔽が無色になるまで繰診）返す。最後に蒸留水電極板周辺の温度を灘足した。で洗う。反慈（通電）時霧が5分程度ならば，灘定に先立ち，超擁、璽の授ま丞みヒーターを弔いて，沸騰水の入ったガラス容器の癒部をこの二つの寒天に離れることを試みたが，その藻分の寒天傾斜法を2∼3懸脅だけでよいが，長時職溺えぱ潜む分／通電する時には，ま二澄液が無色銭こなつた後，さらにこの方法で2∼3護洗う方がよ 18 福島大学教育実践藩甕紀要第盛暑 i鰍7無縫舞い。ら，蒸留水欝擁をビーカ∼で沸騰させ，寒天§、i g ②毒簸棒状寒天の洗い方棒状寒天を5∼6縫の小片に認り，これをたを溶かす。これに中和滴定璽8Tβを潔蓼スぷイっぶりの水に浸し，数暴軽く押し流した後震く絞蓼，承を交換してこれを繰彗返す。その鰹購これをシャーレなどの容器に深さ8∼韓磁繧立1こ流鰻で見て汚れのひどい部分は駁撃除き，最後に蒸留水で洗う。通電時間が5分程度の実験を行う場合は，これを小さくちぎって繕いるとよい。憂欝鷺選1電する時は，水遊水で洗ってから更に蒸審水で2 ∼3璽押し洗いするとよい。 ② 電解賛について水の電気分解では，一般的には電解質として薄い水酸化ナトサウム水溶蔽を少量換えるのが普通であるが，寒天ゲルの協会は電解質を擁えず蒸留水だけの方がよい。それは電解質を換えず蒸留水だけでも捲示薬によってわずかに電流が流れるのトで数濠換え，寒天が薄い青色になる程度にする。して敏麗し，羅まってから実験に鰐いる。略報滴定震害TBは毒販されているが，欝分で調製できる。通電暗闘は，薩流電源鴛vで3∼5分程綾でよい。ステンレス電極の極板鷺醸を欝翻にして通電すると，瞬極｛麹から黄色が陰極｛難から青色オ堂中央に進んできて，3分程度で電極麗の寒叉が，黄色と青色とにちようど半分ずつに分れる。あま讐長く通電すると，癒板闘の陰極糖が紫色を帯びてくるとともに，寒天が縮んで極板から離れすき鷺が生じてくる。電源を入れた置後から電極叢1辺の様子を観察させ，極板からの青色と黄色の変色が中央で重なるころに電源を窮るようにする。で，きオ乞いなイオン移動の様子力彗確認でき，実鰐上差し支えないからである．鰯指導上の配慮、特に夢琶巻添薬驚の8TBはその建方で分かるように舜至調整繕の飛30慧が換えられているかこの実験では醗極が黄色（酸性／に，陰極が青色（アルカリ鍵〉に変色する。中学生に水の電気ら，あえて電解質を換える必要はないし，中秘滴分解におけるイオン移動について旛導する場合，定驚であってもBT8それ欝俸酸性の捲示薬であ「水はH20→琵÷率（〉蘇㎜となって登楼ま陰極（一／るから，電流を通す働きはある。へ，G翻心は鶴癒（÷／へ移動する」と説零するが，アルカ響窒の電解質を加えると，その水溶蔽に寒天を溶かすだけですぐに黄色に変色するし，さこの讃閣だけでは2で遠べたようにド陰癬（一／はらに遜電鋳問約5分程度で陽極縄辺に濃鵠黄色変化が醗れ，次第に色が濃くな参はっき参してくる。／31電極について電極にはステンレス飯でも，炭素鑓板でも使うこと寺童できる。騒常どこでも手にはいる片刃の安全カミソリの樗を砥石で潰して，危験のないように廼礫したもので十分間に合う。（4／実験の手瀬・方法墨磨が集まるからBTBは酸性の黄色紅，騰極（＋〉は0疑が集まるからアルカ婆性の青色になる」と単続に考えてしまうので，このままこの実験を科醸することはできない。そこで「水（猛20〉はイオンに分れ，それぞれの極に移動する。そして鰺極からは酸素㊨，／が発生し，そのため墨磨が多くなるのでBTBの酸性色の黄色になる。また陰趣からは水素（簸2）が発生するが，0蘇』が多くなるのでアルカ婆性色の青色に変色する」ことを，モデルなどを使って十分誘幾し，遅解させてから実験することが望ましい。噴霧する寒天濃度は季簾によって変える必要がある。冬季の室温2毒℃以下で1認．2％穫度でも羅まるが，気温3書℃程度の夏季で1灘、3％糧嚢にしない 6、おわ辱にこの羅究慧，奉票の中学校教麟からの電糞灘こよと露まらない。春秋は気滋によって調籔すればよる質闘に対してなされたものである。験誘は現場い。この蒔の寒天はとろりと闘まる程度になってで行われた方法を再饗することから娘められたいる。騨．蓬％以1諄こすると堅く譲まるが，極板をつが，結果として学校教誘として方法的な解決策をきさすと蝶闘が生じる。示すこと方書できた。次は冬季の夢彗になるが，寒天は水に溶けないかこのことと，寒天の不純物の成分は醤か，また寒天ゲルを繕いた電気分解の黄色変｛ヒについて電流と0翼㎜によって寒天の縷成構造のどこがどのように変るのか，などについて講べるのはまた購の開題であ蓼，ここでは触れていない。この実験による黄色変佑は，よく洗った寒天を難いることで鋳ぐことができる．しかし繕製寒天でもアルカ響容液を漫罵すると寒天全体が変色するし，痩接には遜電すると寒天の変性が趨こ鰍アルカサによるものとは違った褐色の変化が局部的に現われてくる。これは寒天を綾って電流を流すかぎ弩避けられないことであるが，イオン移動による変色とは霧瞳に籔劉できるので，篤い方に淫意すれば効果的な教耕として縫えるであろう。（嚢本選科教育学会・第27懇東北支部大会で鞭魯〉〔参考文献） i／戸縷盛秘経著：「新叛中学校運科i分野上」〔紹 §2年度絹〉，夢．鷺6，（i§86），大饗本騒書 2〉三堀，石原，旛藤編著二「試薬薮解」（第2巻〉，登．27至，（罎38），南江堂 3｝紀学実験操作法擬覧纒集委員会縮：「化学実験操作法便覧ゴ，夢．§総，（欝艇／，誠文堂新光縫 i警