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ヨウ素液・アスコルビン酸・乾電池を用いて安全簡単に金メッキを行うことができます。

「概 要」

  1. 金が酸化され錯イオンを形成

ヨウ素I2 は、次のようにヨウ化カリウムに溶解し、三ヨウ化物イオンI3となっています。

I2 + I ⇄ I3…①

この三ヨウ化物イオンI3は、金と反応して錯イオン[AuI2]を形成します。

2Au + I3 + I → 2[AuI2] …②

しかし、この錯イオンは、不安定であり、すぐに[AuI4](テトラヨージド金(Ⅲ)錯体)となります。

 [AuI2] + I2 → [AuI4] …③

そこに、アスコルビン酸を加えると、錯イオン中の金(+Ⅲ)イオンが還元されるのです。

Au3+ + 3e → Au …④

2.電析によって還元

 還元された金原子は、ただちに単体金として析出せず、ある一定の大きさの粒子を保ち、水溶液中にコロイド粒子として分散します。金コロイドと呼ばれる状態で、表面は正に帯電していますが、過剰のアスコルビン酸が金粒子表面に吸着し、比較的安定して存在することができるのです。ただし、静電気的に安定しているだけで、そこに電圧をかけると、金粒子は陰極に向かい、陰極金属表面に強固に張りつくものと考えられます。なお、実験後の廃液がやや紫色となっていることが観察されることがあります。これは、金コロイドの存在を示すもので、その大きさが数十nm程度の場合の色であり、レーザー光によるチンダル現象の観察も可能です。

3.簡単な金メッキ

金は、イオン化列の最右に位置し、最も酸化されにくい金属として知られて、教科書でも、例外的に王水(濃塩酸:濃硝酸)だけには溶解するかのような特別な扱いを受けている。王水との反応は、化学反応式でも示され、塩化錯イオンの形成も扱われてはいる。しかし、同じハロゲンであるヨウ化錯イオンはほとんど取り上げられることはない。取り扱いが難しい王水よりも、はるかに安全簡単に操作可能な本方法は、もっと注目されてもよいだろう。

「準 備」

ヨウ素液1 mL(I2:KI:エタノール:水=6:4:63:27) 薬方皿 電池 リード線 ガムテープ 安全ピン2本 金箔1/4枚 つまようじ シャープペンシル芯 アスコルビン酸水溶液(0.05g+純水0.5mL) ピペット(1mL) 炭酸水素ナトリウム粉末  ティッシュペーパー

「操 作」安全ピン1本分

  1. ヨウ素液1 mLを準備しておく。ヨウ素液の調製 → I2:KI:エタノール:水=6:4:63:27
  2. 安全ピン2本ABを準備し、Aの穴部にBの針を通す。また、リード線(-)のワニ口でクリップAをつかむ。(直交するように)
  3. 実験装置を準備する。薬方皿・電池・リード線を必要に応じ、ガムテープで固定しておく。
  4. 和紙上で金箔1/4枚をつまようじを用いて寄せ集め、金箔ダンゴにする。それを薬方皿に移す。 → つまようじはそのまま使用
  5. ヨウ素液1 mLをピペットで金箔にゆっくり注ぐ。つまようじでよせながらかきまぜ完全に溶かす。
  6. リード線(+)のワニ口で、シャープペンシル芯をつかみ、薬方皿の端の方に浸るようにガムテープで固定する。
  7. アスコルビン酸水溶液(0.05g+純水0.5mL)ををピペットで、ヨウ素-金溶液に加える。 → つまようじで軽くかき混ぜてやや透明になったことを確認する。
  8. 安全ピンB部分をヨウ素-金溶液に浸し、安全ピンAを使って、Bを転がして全体に金メッキができるようにする。 → 安全ピンABは芯に接触させず、ぎりぎりのところまで近づけるとよい。
  9. 炭酸水素ナトリウム粉末上に移し、そのまま粉末で表面を磨く。 → 汚れるので下に紙を敷いておくとよい。
  10. 粉末をよく落とす。 → ティッシュペーパーを使ってもよい
  11. 再度、安全ピンをヨウ素-金溶液に浸して同様の操作を繰り返す。
  12. メッキしていない安全ピンと比較観察をする

「工夫と注意・片付けなど」

  1. 安全ピンは芯に触れさせないようにする。
  2. 炭酸水素ナトリウムで磨いたあとは、粉末をよく取り除くこと。

「観察・結果」

  1. 金箔にヨウ素液を加えた際の変化
  • アスコルビン酸を加えた際の変化
  • 電圧をかけた際の変化

「考 察」

  1. アスコルビン酸を加えたあとの金の状態は?
  2. 炭酸水素ナトリウムを用いる理由
  3. 再度メッキ作業を繰り返すことの利点

◇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。



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