ひ か る か が く はんのう 光る化学反応 30 ひかり う しくみ カラフルな 光 が生まれる仕組みを考えてみよう! か が く せ か い はっ ひかり はんのう こんかい なか とく ゆうめい 化学の世界には、光 を発する反応がたくさんあります。今回は、その中でも特に有名 じっけん えんしょく は ん の う な“炎色反応”と“ケミカルライト”について、実験してみましょう。 実験１. 炎色反応 きんぞく ふ く む しりょう ほのお こうおん ねつ ほのお かくげんそ こと 金属イオンを含む試料を、炎 の中に入れて高温に熱すると、炎 が各元素によって異な えんしょくはんのう こうおんじょうけん る色を示します。この反応を「炎 色 反 応 」といいます。十分な高 温 条 件 下において、 きんぞく 金属 イオンは分解されて一個一個ばらばらの 電子 n=3 n=2 n=1 げんし ⊿E = hν 原子になっている状態ですよ。そして、左図に示 げんし でんし しますように、原子の中の電子は、熱エネルギー じょうたい れいきじょうたい を吸収して高いエネルギー 状 態 （励起状態）に 原子核 きていじょうたい なります。それが再び元の安定な状態（基底状態） さぶん にもどるときに、その差分のエネルギー（E） ひかり ほうしゅつ ほうしゅつ きんぞく ちがう きんぞく しゅるい を 光 として 放 出 します。放 出 するエネルギーは金属によって違うので、金属の種類を か さまざま いろ きんぞく しゅるい ひかり かんさつ はなび いろ ひかる 変えることで様々な色の 光 を観察することができます。花火がいろんな色に光るのは、 なか ふく か 中に含まれる金属の種類を変えているためです。 こんかい さん ま こ け い ねんりょう つくり 今回はメタノールにステアリン酸を混ぜて固形 燃 料 を作り、そこにナトリウム、カル どう きんぞく ま シウム、カリウム、銅、バリウム、ストロンチウムなどなどの金属塩を混ぜることで、 いろ ひかる つく じぶん つく かんさつ いろいろな色に光るろうそくを作ります。自分たちでカラフルなろうそくを作って観察 してみましょう！ 42 実験２ 化学発光反応 か が く はっこう か が く はんのう 化学発光とは、化学反応によって光が発することをいいます。例えば「ルミノール はんざいそうさ まつ かいじょう 反応」は犯罪捜査などによく使われています。また、お祭りやコンサート 会 場 などで売 ひかるぼう ひかるうでわ かがくはっこう げんしょう られている「光る棒」と「光る腕輪」も化学発光の 現 象 を利用して作られたものであり でんき あか ひ か る えきたい ます。電気がなくても明るく光る液体はいったいどんなものでしょうか？ なぞ と け る さん その謎を解けるために今回シュウ酸ビス 2,4,6-トリクロロフェニル（TCPO）を用い か さ ん か す い そ さんかざい さんか た化学発光の実験を行います。TCPO は過酸化水素などの酸化剤により酸化されると、 がたちゅうかんたい ぶんかい さい けいこうぶっしつ ジオキセタン型 中 間 体 が生成され、それが分解する際に溶液にある蛍光物質にエネルギ わた けいこうぶっしつ じょうたい もど ーを渡します。エネルギーをもらった蛍光物質はもとの 状 態 に戻るとき、エネルギーを ひかり けいこうぶっしつ か ひかり 光 として放出します。この蛍光物質を変えることでいろいろな 光 をみることができま はんのう ず しめ す。化学反応式は下図に示します。 ひだりず おんな こ まつ み 左図 の 女 の子 がつけているブレスレットのようにお祭 りで見 ひかり こんかい じっけん はんのう れい かける 光 るブレスレットが今回 実験 で用いる反応 の例 です。 じぶん て かがや えきたい つく かんさつ 自分の手でカラフルに 輝 く液体を作って観察してみよう！ 理学部 化学コース あけやまやす ほ 明山裕保 いいだななみ つつみ よしむら み 飯田七海、 堤 さくら、吉村まな美 43
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