プチボトルで中和の実験！？マイクロスケール実験でひも解く塩酸と水酸化ナトリウムの中和
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
「実験でたくさん薬品を使うと、なんだか環境に悪そう…」そんなふうに感じたことはありませんか？実は理科の世界には、その悩みを解決してくれる「マイクロスケール実験」という方法があります。今回はこの手法を使って、塩酸と水酸化ナトリウムの中和実験に挑戦してみました。
マイクロスケール実験とは？
マイクロスケール実験とは、その名の通り少ない薬品の量で行う実験のことです。使う薬品が少なければ、当然出てくる廃液も少なくなります。つまり環境にやさしい実験というわけですね。今回は塩酸と水酸化ナトリウム、どちらも濃度1mol/Lのものを使い、「プチボトル」という小さな容器を使って中和実験を行いました。
試験管にプチボトルで一滴ずつ薬品をたらしながら、BTB溶液の色の変化を観察していきます。中和反応は「酸性」と「アルカリ性」がちょうど打ち消しあう瞬間を見つける実験なので、色の変化を見逃さないように集中が必要です。
「一滴」の重さを実感するプチボトル実験
通常の実験では、ピペットを使って1mLずつ薬品を加えていくことが多いのですが、
プチボトルを使うと一滴一滴、より細かく量を調整できるのが大きな魅力です。まるで料理で調味料を少しずつ加えて味を整えていくような感覚に近いかもしれません。
ただし、このプチボトル、扱いには少しコツがいります。きれいに一滴ずつたらすには、試験管のふちに液がついてしまわないよう、狙いを定めて丁寧にたらす必要があります。この「狙いを定める」という作業、実は理科の実験でとても大切な「再現性」や「正確さ」を体で学ぶ良い機会にもなっています。
蒸発させたら、何が出てくる？
中和反応の面白いところは、色の変化だけでは終わらないところです。中和前の塩酸と、中和後の水溶液をそれぞれ蒸発皿に取り、水分を蒸発させてみました。さて、何が出てくるのでしょうか？
写真では少し見えづらいのですが、左が塩酸にBTBを入れたもの、右が塩酸にBTBを入れて中和させたあと、弱酸性に調整したものです。すると、右側には白い粉のようなものが観察できました。
その正体は、私たちの食卓にもあるもの
この白い粉の正体は、塩酸(HCl)と水酸化ナトリウム(NaOH)が中和反応を起こしてできた「塩化ナトリウム」、つまり食塩です。中学校で習う中和反応の式で表すとこうなります。
塩酸 ＋ 水酸化ナトリウム → 塩化ナトリウム ＋ 水
酸とアルカリが出会うと、水と「塩（えん）」と呼ばれる物質ができるのですが、今回はその「塩」がたまたま私たちにとって身近な食塩だった、というわけです。目に見えなかった水溶液の中の反応が、蒸発という操作によって「白い結晶」というかたちで目に見える証拠になる瞬間は、何度体験してもワクワクします。
少人数でじっくり取り組める良さ
マイクロスケール実験のもう一つの良さは、薬品の量が少なくて済むぶん、2人に1セットというように、少人数のグループで取り組めることです。大人数で1つの実験装置を囲むよりも、一人ひとりがしっかり手を動かし、じっくり観察できる時間が増えるのは、理解を深めるうえでとても大きなメリットだと感じます。
小さなプチボトルから生まれた小さな白い粉。その中には、酸とアルカリの化学反応という、大きな科学のドラマが詰まっていました。
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