溶解＝水分子との結合

溶解＝水分子との結合

Ｈ９．９．３０

札幌星園高等学校杉山剛英

１．はじめに

水への溶解とは溶質の分子やイオンと水分子が結合する化学反応であって、決して混ざることと同義ではないのだが、理屈で言っても生徒の頭の中には結合と混合の具体的違いがイメージできてはいない。しかし本実験指導で、感動を持って溶解が立派な化学反応である事を生徒は理解した。

２．反応理論

銅（II）イオンは硫酸塩（無水）の結晶では無色だがアクア錯体は青色，クロロ錯体は黄緑色である。塩酸を使う方法が（文献１）に記載されている。

．．．．．．＋Ｈ_(2)Ｏ．アクア錯体．．．．．．＋Ｃｌ^(-) クロロ錯体

Ｃｕ^(2+) ←→ ［Ｃｕ（Ｈ_(2)Ｏ）_(4)］^(2+) ←→ ［ＣｕＣｌ_(4)］^(2-)

｛無色｝青色｛正方平面型｝黄緑色｛四面体型｝

この事を利用して以下の様に指導する。

３．方法
（１）無水硫酸銅小さじ山盛り１杯を乾いた５０ｍｌビーカーに入れ、色を記録。｛無色だが古いと青みがかっている，その理由も後で考えさせると良い｝
（２）ここに純水を数滴たらしてみる。｛かなりの発熱があり、湯気が出る｝

｛常温の水と常温の粉末が混ざるだけで熱は出てこない。この熱は銅イオンと水分子の間に何らかの結合が発生し、余ったエネルギーが放出されたものと考えられる。｝

（３）イオン交換水を２０ｍｌ程度になるまで加えかき混ぜて溶かす。色を記録。｛青色｝
無色の丸いビー玉に無色の四角いビー玉をまぜても青色にはならない

｛この青色は銅イオンの周りに水分子が４つ結合した事により光の吸収反射が変化したため発生した，配位結合の説明は必要ない｝

（４）更に食塩を大さじ１杯加えて溶かす。色を記録｛食塩の結晶付近はすぐにきれいな黄緑色になる。かき混ぜるといったん色は青になるがすぐに黄緑色になる。食塩の量が少ないと青色のままである。｝

｛食塩のＣｌ_(-)が多く存在してくると配位していたＨ_(2)Ｏが追い出されクロロ錯体に変化していく。この色の変化も結合の変化に起因する。青のビー玉に無色のビー玉を混ぜても黄緑にはならない｝

（５）ここで、この黄緑の溶液に純水を加えるとどうなるか予想させる。

｛水分子が多くなるからＣｌ_(-)は追い出されてもとより少し薄い青色のアクア錯体となるという答えが容易に予想されその通りになることに感動を得る生徒が多く出る｝

４．おわりに

食塩や水は常に身の回りにあるが、実験材料となる事はあまり多くはない。しかし、この様な実験を通して、反応の予測や意外性を感じさせると物質に対する興味が深まると考えている。

アクア錯体　　クロロ錯体

文献
１．「続・実験による化学への招待」｛丸善，日本化学会訳編，Ｐ９２｝

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