赤じゃない!? 紫・緑・青に変わる「レインボー・アンモニア噴水」

サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。

いつもは真っ赤に染まるはずの噴水が、紫に、緑に、青に変わったら、あなたはどう思いますか?今年の文化祭では、科学部でサイエンスショーを色々と行いました。その中から、部員が指示薬を入れて、いつもとは別の色の噴水を起こした実験の様子を紹介します。面白い工夫で、私もなるほどなぁと感心しました。生徒の考えることは想像を超えてくることがありますね。

https://youtu.be/UifOtTKTRm8

いつもの「アンモニア噴水」とは?

アンモニア噴水は、アンモニアの気体を入れたフラスコにスポイトで少しだけ水を入れると、ビーカーの水が管を通って、勢いよく噴き上がる実験です。

理科実験はドラマだ!手に汗握るアンモニア噴水チャレンジの一部始終!(実験の準備から方法まで)

アンモニアは、水にとてもよく溶ける気体です。1体積の水に、約700体積も溶けます。水が入ると、フラスコの中のアンモニアが一気に水に溶けて、中の気圧が下がります。すると、外の空気に押されて、ビーカーの水が噴水のように吸い上げられるのです。

しかも、アンモニアが溶けた水はアルカリ性になります。そのため、吸わせる水にフェノールフタレインという指示薬を入れておくと、無色の水が赤く染まる噴水になります。これがいつもの定番の実験です。

今年は指示薬を変えてみました

やり方は、吸わせる水の中に、BTBなどの指示薬を入れて行うというものです。さて、どんな指示薬が入っているのでしょう。できた噴水はこんな感じです。

なお、アンモニアには刺激臭があります。実験を行うときは、換気をして、保護眼鏡をつけることが大切です。

三つの噴水の色の変化

まず、吸わせる溶液は黄色で、できる噴水は紫色です。

次は、吸わせる色はピンク色で、できる噴水が緑色です。

そして、吸わせる水は黄色で、できる噴水が青色です。

とても綺麗ですね。さて、どんな指示薬が入っているか分かりましたか?

色が変わるしくみとヒント

指示薬は、液体が酸性か、中性か、アルカリ性かによって、色が変わる薬品です。たとえば、BTBは黄色(酸性)から緑色(中性)、青色(アルカリ性)へ、フェノールフタレインは無色(酸性〜中性)から赤色(アルカリ性)へと変わります。

今回の噴水では、吸わせる前の色が酸性〜中性側の色、噴水になったときの色がアルカリ性側の色です。アンモニアが溶けて、水がアルカリ性に変わったために、色が変化したのです。

答えを考えるときのヒントは、次の二つです。

・指示薬ごとに、色が変わる範囲(酸性・アルカリ性の境目)と、変わる色が違います。
・指示薬は一種類とは限りません。二種類を混ぜて、色の変化を見やすくしたものもあります。

身近な指示薬「紫キャベツ」

指示薬は、実験室だけのものではありません。紫キャベツの煮汁にも、アントシアニンという色素が入っていて、酸性で赤やピンク、中性で紫、アルカリ性で青から緑、黄色へと変わります。台所でも、色の変化を楽しめます。

身近な色の変化の裏には、酸性とアルカリ性のしくみが隠れています。みなさんも、さまざまな指示薬を使って、自分だけの色の噴水を探してみませんか?

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