メチレンブルーを用いて

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化学基礎実験＿実験NOTE

メチレンブルーの色変化の実験を通じて、劇薬の取り扱いに関する法令、学校における適切な取り扱いなどについても学習しました。

「表　題」強塩基水溶液(劇物)を扱う実験＿メチレンブルーの酸化還元反応

「目　的」水酸化ナトリウムとグルコース(還元性)を用いて、メチレンブルーの色変化を観察する。

「実験理論」

1. 酸化還元反応による色変化：メチレンブルーは、[酸化　]型では濃い青色を呈し、還元型では無色透明となる。グルコースを加えることで、グルコースが[還元　]剤の役割を果たし、メチレンブルーは無色透明となる。しかし、還元型で無色透明になった水溶液は、フラスコを振ると空気中の酸素に触れて反応する。酸素によって、メチレンブルー分子内の水素が奪われて、酸化型になって再び青色を呈するようになるのである。さらに、静置すれば、次第にグルコースによる還元作用の効果が上回り、水溶液はまた透明となることを繰り返す。
2. 反応速度に影響する条件：このグルコースの還元作用は、[塩基　]性下でより強まる。また、[温度　]の影響も受けやすく、水溶液の温度を少し高めることで、反応速度は飛躍的に増大する。ただし、温度を上げ塩基濃度を高め過ぎると、グルコースが激しく酸化して褐変することもある。
3. 色素「メチレンブルー」：メチレンブルーは色素の一種で、学校教材として扱われることの多い物質。特に生物分野では、光学顕微鏡で細胞[核　]を観察するときの染色液(ギムザ染色)としてよく使われる。活性炭の吸着力を調べる実験、最近は光触媒の性能評価物質としても用いられるようになった。特に、光との反応による光増感作用で活性酸素の一種を発生させるので、消毒・殺菌効果があり、水槽の魚の病気に効果がある薬剤として、ホームセンターなどでも入手が可能。

「準　備」200 mLビーカー　ガスコンロ　100 mLビーカー　水酸化ナトリウムNaOH 2.0 g　ガラス棒　300 mL丸底フラスコ　500 mLビーカー　50 mLビーカー　グルコースC₆H₁₂O₆ 1.8 g  メチレンブルー(ミクロスパーティル1/2杯程度)　シリコン栓(8号)

「操　作」

• 水約150 mL(200 mLビーカー)をガスコンロを用いて約40 ℃程度に保っておく。これを温水として扱う。
• 100 mLビーカーに水酸化ナトリウムNaOH 2.0 g取る。湯水50 mLを加え、ガラス棒を用いて完全に溶解させた後、300 mL丸底フラスコ(500 mLビーカー上にのせてある)に移す。さらに、残りの温水100 mLを追加する。
• グルコースC₆H₁₂O₆ 8 g(薬包紙)を、直接丸底フラスコに入れ、軽く振って溶かす。
• 試験管にメチレンブルーを極少量(ミクロスパーティル1/2杯程度)取り、水道水10 mL加えて溶かしておく。
• メチレンブルー水溶液を適量(あるいは全量)、丸底フラスコに移し、シリコン栓(8号)で封じる。
• フラスコを軽く振り、色の変化を観察する。
• 色の変化が落ち着いたところで、再びフラスコを振る。　→　静置する操作を繰り返す。

「工夫と注意・片付けなど」

• 強塩基の扱いに注意する。
• 丸底フラスコの代わりにペットボトルを用いることもできる。ただし、長期間の使用はできない。

「観察・結果」フラスコを振って、静置した際の様子。特に液面…。

「考　察」

• フラスコ内のグルコースの濃度(C = n/V) mol/Lを求めなさい。体積は200 mLとする。※物質量n = m/M
• 色の変化のメカニズムを図説しなさい。特に次の点について考察すること。
  • グルコースの役割
  • 水酸化ナトリウムの役割
  • 温水を用いた理由
• この実験では、「毒・劇物」を用いている。
• 「毒・劇物」の定義は何か？特に、水酸化カリウムは？
• 特に学校における毒・劇物の取扱いの注意事項を述べなさい。
• 操作中に手に付着してしまった場合の処置

◇このブログで発信する情報は、取扱いに注意を要する内容を含んでおり、実験材料・操作、解説の一部を非公開にしてあります。操作に一定のスキル・環境を要しますので、記事や映像を見ただけで実験を行うことは絶対にしないで下さい。詳細は、次の３書(管理者の単著作物)でも扱っているものがありますので参考になさってください。