君も化学者！ セロハンの穴を通り抜けるのは何!?

準備するもの

• 15 %塩化鉄(III)水溶液
• BTB溶液（点眼瓶に入れておく）
• 1 %硝酸銀水溶液
• 純水
• 300 mLビーカー3個（(A)，(B)，(C)）
• 試験管2本
• 駒込ピペット3本
• シート状のセロハン（約70 cm×70 cm程度）*1
• 実験用ホットプレート*2
• 輪ゴム

＊1　シート状のセロハンは，インターネットで購入できる。

＊2　実験用ホットプレートがない場合は，ガスバーナー，三脚，金網，点火器具で代用できる。

実験方法1

ビーカー(A)に純水を約100 mL入れ，ホットプレート上で加熱する。沸騰したら，駒込ピペットで15 %塩化鉄(III)水溶液を2 mL加え，加熱をやめる

＜注意＞火傷に注意する

実験方法2

ビーカー(B)にセロハンをかぶせ，ビーカーの中で袋状にする

＜注意＞セロハンを破らないように，丁寧に行う

実験方法3

十分に冷めた実験方法1の水溶液をセロハンの袋に移し，セロハンの端を束ねて輪ゴムでしばる

＜注意＞ここでもセロハンを破らないように，丁寧に行う

実験方法4

ビーカー(C)に純水を約100 mL入れ，この中に実験方法3のセロハンの袋をゆっくりと沈める

実験方法5

10分ほど放置した後，実験方法4のセロハンの袋の外側の水溶液を駒込ピペットで試験管2本に2 mLずつ入れる。1本目の試験官にはBTB溶液を，2本目の試験官には1 %硝酸銀水溶液を数滴加える

＜注意＞硝酸銀水溶液を皮膚につけないように注意する（ゴム手袋をするとよい）

実験の解説

塩化鉄(III)FeCl₃水溶液を沸騰した水に加えると，次の反応が起こって赤褐色の水酸化鉄(III)Fe(OH)₃が生成します（反応式(1)）。

FeCl₃ ＋ 3H₂O → Fe(OH)₃ ＋ 3HCl ⋯(1)

このFe(OH)₃は水に溶けにくく，複数の分子が集まって大きな粒子を形成し，水溶液中に分散しています。このような粒子をコロイド粒子と言います。一方，塩化水素HClは水溶液中で電離して，水素イオンH⁺と塩化物イオンCl^–になります。セロハンには目に見えないとても小さな穴が開いていて，イオンは通り抜けられますが，コロイド粒子は通り抜けることができません。このため，Fe(OH)₃は通り抜けることができず，セロハンの袋の外側の水溶液は無色透明のままです。しかし，H⁺とCl^–は通り抜けられるため，実験方法5のように，セロハンの袋の外側の水溶液に緑色のBTB溶液を滴下すると，酸性の原因であるH⁺のために溶液の色が黄色に変化します。そして，硝酸銀AgNO₃水溶液を加えると，AgNO₃中の銀イオンAg⁺とCl^–が反応して，白色の塩化銀AgClが生成します（反応式(2)）。生成したAgClは水に溶けにくいため，白く濁ります。AgNO₃水溶液は塩素の検出に用いられ，水道水に加えても白く濁ります。

Ag⁺ ＋ Cl^– → AgCl ⋯(2)

※実験後の廃液は，先生の指示にしたがって適切に処理してください。