化学物質の色の数値化 (Determining the values of RGB color code of Chemical Species)

「化学教育ジャーナル(CEJ)」第2巻第1号/採録番号2-9/1998年4月24日受理
URL = http://www.juen.ac.jp/scien/cssj/cejrnl.html


化学物質の色の数値化

Determining the values of RGB color code of Chemical Species

○吉川 光宏、　　横山 三楽、　　岩田 雅弘、　　芦田 実、　　　吉田 俊久　
Mitsuhiro Yoshikawa,　　Yokoyama Sangaku，　　Masahiro Iwata, 　　　　Minoru Ashida,　　and　Toshihisa Yoshida

埼玉大学教育学部　〒338-8570　浦和市下大久保255
Faculty of Education, Saitama University 　Urawa 338-8570　Japan

[要旨]　 現在、理科教育では、観察・実験の重視が叫ばれている。本報告は、化学実験の一例として無機系統定性分析( 第1族〜第6族 )を行い、その際に生じる化学物質(種)の測色について検討を行ったものである。その結果、測色に裸眼とコンピュータを併用することによって、本物により近い化学物質の色のデータを集めることができた。実験履修時間の少ない教員養成学部の学生に対しても 効率的な 理科(化学)実験教育に役立つ有効な資料が得られたと結論した。
[キーワード］化学実験教育、無機系統定性分析、化学物質(種)、測色

１　研究の目的
　先の学習指導要領の改訂後、観察・実験教育の重視が打ち出され、免許法の改正により実験教育にコンピュータの活用が薦められている。一方、教員養成学部では教科専門教育よりも教職専門教育に多くの時間がさかれる傾向があり“理科の観察・実験”の履修に十分な時間が与えられてはいない。卒業後に小、中学校教師として理科の指導を行うためには、少ない時間でも効率的に実験教育を受けている必要がある。一方、化学の魅力の一つに、水溶液内の簡単な化学反応における色の変化があるが、化学書に記載の色の表現は極めて曖昧なものが多い。化学物質についての色の認識はかなり重要なものであり、曖昧な色の認識では卒業後の化学系実験の指導に支障をきたす。そこで効率的な実験教育の視点で化学物質（種）の色を調べることにした。化学実験として“無機系統定性分析”を取り上げ、生ずる沈でん、水溶液色を調べたので報告する。

2　研究の方法
　取り上げた実験の無機系統定性分析については、本学で実施されている方式１）に従うものとする。そのとき用いた一般試薬とその調整法を表１に、また、陽イオン定性分析用試料原液を表２に示す。化学物質（種）の測色については、以下の2つ（IおよびII）の方法で行った。
I　裸眼による測色
　裸眼による測色については、(i) 東洋インキ（ TOYO 88　Color Finder 1050カラーチップ ）(ii) 大日本インキ（ Color Guide第13版カラーチップ ）(iii) 河出書房新社のカラーチップ の３つそれぞれの中から反応後の溶液・沈殿の色に最も近いと思われるカラーチップを抜き出しその色を確定色とした。この実験の再現性を高めるための条件設定は、試料およびカラーチップと裸眼の距離を約30 cm、周辺の照度約500 Lux（456〜569 Lux）とした。
II　コンピュータによる測色
　コンピュータによる測色は、(i) Epson社製「カラリオ・フォトCP 200デジタルカメラ」により反応後の試料溶液とIで求めた測色結果、すなわちカラーチップの色をコンピュータに取り込む。さらに (ii) Hewlett Packard社製「 HP Scanjet 3cスキャナー 」から (i) と同様にカラーチップの色をコンピュータに取り込む。(i), (ii) で取り込んだ画像についてAdobe社製「 簡易版photo shop 2.5.1 」により、level調整（ 明度と色相調整をkodak社製グレイスケールを基準として使用 ）を行い、(i) と (ii) を比較して画像の表示色がカラーチップの色に最も近くなるようにＲＧＢ値を決定した。

３　結果
　測色実験Iにおける確定色、すなわち東洋インキおよび大日本インキのカラーチップコードと測色実験IIで求めたＲＧＢ値を、無機系統分析に基づいて表３に示す。また、その該当色の和名および英語名を色名事典２)に基づいて決定した結果を表４に示す。

４　結論
　本来、実験については基本的に実際に行うことが必須である。また (i) 今回の測色の結果も試料溶液の濃度、実験室の明るさなど実験（測色）環境に影響されやすい欠点がある。さらに (ii) 色の認識についても個人差がある。したがって、カラ−チップコ−ドやＲＧＢ値についても本物に、より近い値という表現しかできない。そのようなデメリットもあるとはいえ、化学実験・観察について、少ない時間での効率的な実験教育の履修が可能となる点やコンピュータの導入およびそれに伴う周辺機器などの発達を考慮すると、今回行った測色のように、より本物に近い客観的なデータを求めることも十分に意味のあることと思える。得られた本測色結果のメリットは
　(i) 理科の授業時間数の減少による実験授業の減少を補填できること
　(ii) 実験の履修ができなかった学生への補助教材
　(iii) 将来的に、学生が教師として容易に実験指導を行えるための補助資料
　(iv) 実験シミュレーションＣＡＩなどへのＲＧＢ値の利用
などが挙げられる（実際、(iv) に関しては本研究室のN88 Basic上での無機系統定性分析シミュレーションプログラムをWin 95用のVisual−Basicに移植できている）。
　以上のことから、本研究（測色）の成果について効率的な理科（化学）実験教育に役立つ有効な資料が得られたものと結論できた。

参考文献
１）丸田銓二郎著，「改稿・基礎化学実験」共立出版　(1981)
２）MANUAL of COLOR NAMES 色名事典　財団法人日本色彩研究所編　(1973)

　表３　測色によるカラーチップコードとＲＧＢ値
　NO　　　試料　　　　東洋インキ　　大日本インキ　　コンピュータ測色値　
　　Ｒ　　　　Ｇ　　　　Ｂ　　		色
　　　　　第１族　　　　　　　　
１AgCl　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
２AgCl(日射後)ＣＦ０７１０II２２１４　２２１　　２１１　　２３９　■■■■■■■
３Hg2Cl2　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
４PbCl2　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
５Ag2SＣＦ１０２０５８２　　　０　　　　０　　　　０　■■■■■■■
６HgSＣＦ１０２０５８２　　　０　　　　０　　　　０　■■■■■■■
７PbSＣＦ１０１７５８２　　　０　　　　０　　　　０　■■■■■■■
８Ag2OＣＦ０８２９３４６　１０７　　　８１　　　４５　■■■■■■■
９Ag2CrO4ＣＦ０８０２II２２４３　　９４　　　　１　　　２１　■■■■■■■
１０Hg+Hg(NH2)ClＣＦ１０１６５４１　　１７　　　１３　　　１７　■■■■■■■
１１Hg2OＣＦ１０２０５８２　　　０　　　　０　　　　０　■■■■■■■
１２Hg2CrO4+Hg2OＣＦ０１２３６４５　１６８　　　　４　　　　１　■■■■■■■
１３PbCrO4ＣＦ０２０１II２５４０　２３７　　２３６　　　　１　■■■■■■■
１４PbSO4　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
１５Pb(OH)2　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□

　NO　　　試料　　　　東洋インキ　　大日本インキ　　コンピュータ測色値　
　　Ｒ　　　　Ｇ　　　　Ｂ　　		色
　　　　　第２族　　　　　　　　
２１CuSＣＦ１０２０５８２　　　０　　　　０　　　　０　■■■■■■■
２２PbSＣＦ１０２０５８２　　　０　　　　０　　　　０　■■■■■■■
２３CdSＣＦ０２０１１６７　２４１　　２４６　　　　１　■■■■■■■
２４HgSＣＦ１０２０５８２　　　０　　　　０　　　　０　■■■■■■■
２５SnS2ＣＦ０２０４３３　２４３　　２４４　　　４５　■■■■■■■
２６Cu(OH)NO3ＣＦ０３５９６６　　５８　　２０８　　２１９　■■■■■■■
２７[Cu(NH3)4]2+ＣＦ０４５０１８５　　４７　　　　１　　１５６　■■■■■■■
２８CuCNＣＦ０２４７３６５　１０６　　１７４　　　２１　■■■■■■■
２９[Cu(CN)4]3-ＣＦ０６０２II２０５７　２５５　　２３８　　２２２　■■■■■■■
３０Cu2[Fe(CN)6]ＣＦ０８２５II２０７１　　６５　　　　１　　　　１　■■■■■■■
３１Cu(OH)2ＣＦ０４００１８１　　６４　　１６１　　２５５　■■■■■■■
３２CuOＣＦ１０１４５０４　　３９　　　３０　　　３２　■■■■■■■
３３Cd(OH)2　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
３４Cd2[Fe(CN)6]ＣＦ０２２９１０　２２７　　２５５　　１３４　■■■■■■■
３５HgＣＦ１００４５４６　　７０　　　７２　　　７１　■■■■■■■
３６Sn(OH)4　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□

　NO　　　試料　　　　東洋インキ　　大日本インキ　　コンピュータ測色値　
　　Ｒ　　　　Ｇ　　　　Ｂ　　		色
　　　　　第３族　　　　　　　　
４１Fe(OH)2ＣＦ０１２３II２５２６　１７６　　　　６　　　　１　■■■■■■■
４２Al(OH)3　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
４３Cr(OH)3−NH3aqＣＦ０６３６３９９　１１１　　１６９　　１３９　■■■■■■■
４４Cr(OH)3−NaOHＣＦ０８８８II２３５９　　４８　　１０８　　　９２　■■■■■■■
４５FeSＣＦ１０１９５８２　　　０　　　　０　　　　０　■■■■■■■
４６Fe4[Fe(CN)6]3ＣＦ０９３７II２３９５　　　１　　　１９　　　４３　■■■■■■■
４７Fe(SCN)3ＣＦ００９５II２２４４　１６９　　　１１　　　４５　■■■■■■■
４８レーキＣＦ００８７７９　２２９　　　　１　　　４３　■■■■■■■
４９CrO42-ＣＦ０２０１II２５３９　２４９　　２５５　　　　１　■■■■■■■
５０PbCrO4ＣＦ０１９２１２５　２５５　　２２５　　　　１　■■■■■■■
５１Ag2CrO4ＣＦ０８２６６４６　１２７　　　３１　　　　１　■■■■■■■

　NO　　　試料　　　　東洋インキ　　大日本インキ　　コンピュータ測色値　
　　Ｒ　　　　Ｇ　　　　Ｂ　　		色
　　　　　第４族　　　　　　　　
６１NiSＣＦ１０２１５８２　　　０　　　　０　　　　０　■■■■■■■
６２ZnS　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
６３Ni(OH)2−NH3aqＣＦ０３４０１７　１２４　　２４２　　２１７　■■■■■■■
６４Ni(OH)2−NaOHＣＦ０６２６II２１２０　１６７　　２５５　　１６９　■■■■■■■
６５[Ni(NH3)6]2+ＣＦ０４４２II２６００　　２１　　　４４　　１７４　■■■■■■■
６６Zn(OH)2　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
６７Ni2+(ジメチルグリオキシム)ＣＦ００６７２３５　１８９　　　　１　　　１９　■■■■■■■
６８SＣＦ１０１９５８２　　　０　　　　０　　　　０　■■■■■■■
６９Ni(CN)2ＣＦ０３４１II２１４０　１８５　　２４５　　２２９　■■■■■■■
７０[Ni(CN)4]2-ＣＦ０１９１１２５　２４９　　２２６　　　　１　■■■■■■■
７１Zn2[Fe(CN)6]ＣＦ０２１０II２０８７　２３９　　２５３　　１５１　■■■■■■■
７２Zn3K2[Fe(CN)6]2ＣＦ０２１１II２０９０　２４８　　２５５　　１２５　■■■■■■■
７３Zn2+(ジエチルアニリン)ＣＦ０１８０II２５３７　２５４　　１７２　　　　１　■■■■■■■
７４Zn(CN)2　　　２５５　　２５５　　２５５　　

　NO　　　試料　　　　東洋インキ　　大日本インキ　　コンピュータ測色値　
　　Ｒ　　　　Ｇ　　　　Ｂ　　		色
　　　　　第５族　　　　　　　　
８１BaCO3　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
８２CaCO3　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
８３SrCO3　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
８４BaC2O4　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
８５CaC2O4　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
８６SrC2O4　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
８７BaCrO4ＣＦ０１９２１２５　２４８　　２１７　　　　１　■■■■■■■
８８BaSO4　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
８９CaSO4　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
９０CaK2[Fe(CN)6]ＣＦ０２２９II２０８８　２２６　　２５５　　１３３　■■■■■■■
９１CaHPO4　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
９２SrCrO4ＣＦ０２０７II２５４０　２３５　　２４８　　　　１　■■■■■■■
９３SrSO4　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□

　NO　　　試料　　　　東洋インキ　　大日本インキ　　コンピュータ測色値　
　　Ｒ　　　　Ｇ　　　　Ｂ　　		色
　　　　　第６族　　　　　　　　
１０１K2Ag[Co(NO2)6]ＣＦ０１８０II２５３７　２４８　　１６８　　　　１　■■■■■■■
１０２Na[Sb(OH)6]　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
１０３Mg[Sb(OH)6]2　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
１０４MgHPO4　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
１０５I-Hg-O-Hg-NH2ＣＦ０８３７３０７　１１８　　　３３　　　　１　■■■■■■■

　NO　　　試料　　　　東洋インキ　　大日本インキ　　コンピュータ測色値　
　　Ｒ　　　　Ｇ　　　　Ｂ　　		色
　　　試料原液・他　　　　　　
１１１AgCl+Hg2Cl2
+PbCl2		　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
１１２AgCl+Hg2Cl2　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
１１３[Ag(NH3)2]+　　　２５５　　２５５　　２５５　□□□□□□□
１１４Cu2+ＣＦ０３４３II２１５２　　９８　　２０９　　１８５　■■■■■■■
１１５Cu2++Pb2++Cd2+ＣＦ０３４２II２１５３　１５４　　２２１　　２００　■■■■■■■
１１６PbS+CuS+CdSＣＦ１０１９５８２　　　０　　　　０　　　　０　■■■■■■■
１１７Cu(NH3)4SO4
+Cd(NH3)4SO4		ＣＦ０４４０II２１８８　１１７　　１４２　　２０１　■■■■■■■
１１８Fe3+ＣＦ０１９０１２５　２５２　　２１６　　　　１　■■■■■■■
１１９Cr3+ＣＦ０９３７II２３９５　　　６　　　２４　　　４６　■■■■■■■
１２０Fe3++Cr3++Al3+ＣＦ０８６１II２３３９　　９９　　１１１　　　７２　■■■■■■■
１２１Fe(OH)3+Cr(OH)3
+Al(OH)3		ＣＦ０８３８３２９　　８６　　　２０　　　　５　■■■■■■■
１２２CrO42-+Al(OH)3ＣＦ０２０９II２０６２　２３８　　２５５　　　８１　■■■■■■■
１２３Fe(OH)3　H2SO4で溶解ＣＦ０６５２II２１４０　２２０　　２５５　　２２０　□□□□□□□
１２４CrO42-　(ろ液)ＣＦ０２０９II２０６２　２３８　　２５５　　　８１　■■■■■■■
１２５Ni2+ＣＦ０２７８II２１２２　１３１　　２３５　　１４６　■■■■■■■
１２６Ni2++Zn2+ＣＦ０２７９II２１１８　１６３　　２３２　　１５９　■■■■■■■
１２７NiS+ZnSＣＦ１０２０５８２　　　０　　　　０　　　　０　■■■■■■■
１２８Ca2+　(ろ液)ＣＦ０１６４II２５３２　２５５　　１６７　　　　１　■■■■■■■
　　　　　　
１２９第1〜6族の混合試料原液ＣＦ０６３８３９１　　９５　　　８０　　　２２　 ■■■■■■■

（注意１)カラープリンタ等で表示色を印刷できるが、形は次のように正方形７個の並び で表示される。（”□□□□□□□”）また、画面上の表示色の方が印刷結果よりもより本物に近い。

(注意２） 表について 　和名・英語名はいずれも、財団法人日本色彩研究所編「MANUAL of COLOR NAMES 色名事典」に基づいて表したものである。Noは、表３のNoと同じもの。色票番号は、色名事典に記載の色票番号である。該当JIS記号は、該当JIS一般色名における代表色のJIS記号である。色票番号が空欄のものは、P・C・C・S（日本色研配色体系 Practical Color Co-ordinate System)に基づいて表したものである。


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