100円グッズを活用した酸性・アルカリ性判別マイクロスケール実験とその応用実験 －葡萄ジュースを指示薬として－
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(2) 北海道教育大学紀要（教育科学編）第59巻 第1号 JournalofHokkaidoUniversityofEducation（Education）Vol．59，No．1. 平成20年8月 August，2008. 100円グッズを活用した 酸性・アルカリ性判別マイクロスケール実験とその応用実験. 一葡萄ジュースを指示薬として−. 高田 慎司・中村 秀夫・松浦 俊彦＊. 北海道教育大学函館液化学教室 ＊北海道教育大学函館枚生物工学研究室. MicroscaleExperimentsforaDistinctionbetweenAcidityand AlkalinityUsinglOOYenGoodsandTheAppliedExperiments. −UsedTheGrapeJuiceasTheIndicator− TAKADAShinji，NAKAMURAHideoandMATSUURAToshihiko＊ LaboratoryofChemistry，HakodateCampus，HokkaidoUniversityofEducation. ＊LaboratoryofBiotechnology，HakodateCampus，HokkaidoUniversityofEducation. 概 要. 100円グッズを材料に用いて誰でも容易に行える酸性・アルカリ性判別マイクロスケール実験を開発した。 マイクロスケール実験は使用する試料が少量ですみ，実験操作も簡略化されているといった利点がある。本 研究では，使い捨てパレットを用いることで実験を子どもたち1人1人ができるようにした。また，指示薬 として葡萄ジュースを寒天で固めた寒天型指示薬を作成した。寒天型指示薬は固体であるため，サンプルの 色を変化させずに酸性・アルカリ性の判別を行うことができる有用な指示薬である。さらに，寒天型指示薬 のpHを7．0にした応用実験にも成功した。本実験は酸性・アルカリ性について学ばせる上で小・中学生の 興味・関心を高める教材として活用が期待できる。. 1．はじめに. て用いる場合には，色素を取り出すために様々な 作業を行う必要がある。例えば，冷凍・解凍を行. 酸性・アルカリ性判別の実験において，これま. うことで細胞を壊す作業や，包丁等で細かくきざ. で紫キャベツやなすのような野菜，アサガオやパ. む作業，そしてお湯やアルコールで煮る作業など. ンジーのような花等の様々な材料が指示薬として. が知られており，児童には危険を伴う場合もある。. 用いられている1）。しかし，これらを指示薬とし. さらに，濾過が必要な場合もある。このように指. 43.
(3) 高田 憤司・中村 秀夫・桧浦 俊彦. 示薬作りには手間がかかる。身近な材料を用いた. 様々なpHのサンプルをまとめる。サンプルの. 指示薬の他にはBTB溶液やフェノールフタレイ. pHの測定はTHEpHep⑧FAMILY（HannaIn−. ン溶液なども一般的な指示薬として用いられる. struments）を用いて測定し，各Tableに追記し. が，それらの指示薬は液体である。そのため，サ. た。材料費は1クラス分の寒天型指示薬で約63円. ンプルに指示薬を加えるとサンプル全体が指示薬. となる。使いすてパレット（白色，縦×横×高さ. の色に変わってしまい元のサンプルの色と比較す. ＝7×16×1cm）は大きな正方形のくぼみ（30ml）. ることはできない。一方，酸性・アルカリ性判別. が1つと丸型のくぼみ（5ml）が6つの組み合. の実験にセルプレートを用いたマイクロスケール. わせになっている。. 実験の実践例2）が紹介されている。セルプレート （透明色，縦×横×高さ＝8×12×2cm）には. 4×3，6×4等のウェル（穴）が配列されてい るため，1枚で数多くの組み合わせの反応，変化. 2−2．寒天型指示薬の作成 100％赤ぶどうジュース（サンガリア）1本 （190g）に細かくちぎった棒寒天1本（5g）を. を見ることができ，またビーカーなどに比べて使. 加え，電子レンジで加熱した。数十秒で沸騰する. う試薬の量が少量ですむ。しかし，セルプレート. のでその度に電子レンジを止める。数回繰り返す. の価格は1枚300円程度であり，クラス全員に配. ことで寒天がとけるので，その後氷水で5分程度. ることを考えるとコストがかかってしまう。以上. 冷やすとpHにより色が変化する寒天型指示薬. のように従来の指示薬を用いた酸性・アルカリ性. （紫色）ができる。. 判別実験やマイクロスケール実験には手間やコス トがかかるといった問題がある。. 本研究では，材料を100円グッズでそろえるこ とができ，なおかつ誰でも手軽に学校や家庭で実 践できる酸性・アルカリ性判別マイクロスケール 実験を開発した。セルプレートの代わりには絵の. 3．実験結果と考察. 3−1．寒天型指示薬（pHの調整なし）の実験 結果. 寒天型指示薬の実験結果をFig．2に示す。寒. 具用の使いすてパレットを用いた。使いすてパ. 天型指示薬をそれぞれのサンプルに加えた結果，. レットは1枚あたり10円と非常に安価であるた. 酸性であるトイレ用洗浄剤は寒天型指示薬が赤く. め，1人に数枚配ることができる。また，セルプ. 変化した。ポッカレモン100と穀物酢もトイレ用. レートと比べて穴の底が浅いため，洗浄が容易で. 洗浄剤ほどではないが赤く変化した。コカ・コー. あり繰り返し使うこともできる。指示薬にはその. ラの場合，サンプルがもともと着色しているため. ままの葡萄ジュース，また葡萄ジュースを寒天で. 寒天型指示薬の色の変化がわからなかった。その. 固めた寒天型指示薬を用いた。指示薬を寒天状に. ため，寒天型指示薬をコカ・コーラから取り出し. することでサンプルの色を変化させずに寒天型指. て色の変化を確認したが寒天型指示薬は元の色の. 示薬のみの色を変化させられるのではないかと考. ままであった。昭和サイダー，ポストニックもコ. えた。. カ・コーラと同様で変化は見られなかった。アロ エマイルドリンスも変化がなく，これはアロエマ イルドリンスの粘性が高いため寒大型指示薬に染. 2．実験手順 2−1．材料. 材料はすべて100円ショップ「Theダイソー」. みこんでいかなかったためと考えられる。アロエ マイルドシャンプーは若干赤く変化した。ボドル ドゥオーターは変化が見られなかった。中性であ. で購入した。Fig．1に写真，Tablelおよび. るトイレ用合成洗剤は黒紫に変化した。アルカリ. Table2にそれぞれ実験に用いた材科，および. 性である洗濯用合成洗剤は緑色に変化した。同じ. 44.
(4) 験実用応のそと顔美ルーケスロクイマ別判性リカルア・性酸たし用活をズッグ円01. Fig．1100円ショップで購入した材料の写真. Tablel 実験に用いた材料 記号. 商 品 名. A 100％赤ぶどうジュース B. 使いすてパレット. C. 棒寒天. D. たれびん. 主 な 成 分 ぶどう，香料. 容量／／人数. 190g x 2. ポリエチレンテレフタレート. 10牧人. 海草（オゴ草）. 5gx2. ポリエチレン. 16個人. pH 3．7. 材料費（1人分）. 10m13円. 1枚10円 1本50円（1クラス）. 1個6円. 45.
(5) 高田 慎司・中村 秀夫・松浦 俊彦. Table2 pHが異なる様々なサンプル 記号 a. b C. 商. 品. 名. 主 な 成 分 塩酸（9．5％）. トイレ用洗音争剤（酸性）. ポッカレモン100. 穀物酢. d コカ・コーラ（炭酸飲料） e 昭和サイダー（炭酸飲料）. アロエマイルドリンス. 500ml 0．4. 濃い赤 赤. 酒かす，米. 500Inl 2．6 うすい黄土色. 赤. 160mlx2 2．8 こげ茶色. 糖類，酸味料. 900ml 3．5. 水，エタノール，香料 200ml 5. h アロエマイルドシャンプー 水，クエン酸，香料. 200ml 5．5. トイレ用合成洗剤（中性） 界面活性剤，キレート剤 500ml 7 水（鉱水），Na，K. 500ml 8．9. k 洗濯用合成洗剤（アルカリ性） 界面活性剤，水軟化剤 180ml 11 台所用漂白剤. 無色. 70ml 2．6 うすい黄色. グラニュー糖，酸味料 335ml 3．1. 】 ボドルドゥオーター（イオン水）. 寒天型指示薬（pH7．0） を加えた時の色. レモン果汁. 糖類，酸味料. ロ ポストニック（清涼飲料水） g. 容量／人数 pH サンプルの色. NaClO，NaOH. 600ml 12. うすい赤. 無色. うすい赤. 無色. うすい赤. 白. 変化なし. 無色. うすい赤. 無色. 変化なし. 無色. うすい緑. 無色. 濃い緑. 無色. 黄色. Fig．2 寒天型指示薬の実験結果. アルカリ性である台所用漂白剤の場合には黄色に. ジュースをそのまま指示薬として用いた場合. 変化した。これは，台所用漂白剤の酸化作用によ. （Fig．3）の色の変化を比較した。100％赤ぶど. り色素が酸化されたためである。そのため，正確. ュー スをそのまま指示薬として用いる場合に. な判別ができなかった。. 寒天型指示薬を用いた場合と，100％赤ぶどう. 46. は，サンプルに100％赤ぶどうジュースを滴下す るのにたれびんを使用した。たれびんは滴下のコ.
(6) 験実用応のそと験実ルーケスロクイマ別判性リカルア・性酸たし用活をズッグ円01. Fig．3 葡萄ジュースの実験結果. ントロールがしやすく，スポイトの代わりとして. を寒天で固めても指示薬として問題なく使用でき. 使用できる。比較を行った結果，色の変化に相違. ることがわかった。. はなかった。そのため，100％赤ぶどうジュース. 47.
(7) 高田 慎司・中村 秀夫・桧浦 俊彦. 3−2．寒天型指示薬（pH7．0）の実験結果 100％赤ぶどうジュースの寒天型指示薬は強い 酸性やアルカリ性を判別するのに適しているが，. 100％赤ぶどうジュース自体のpHが3．7であるた め，弱い酸性や弱いアルカリ性を判別するのには 適さない。よって，100％赤ぶどうジュースの pHを7．0に調整してから寒天で固めて同様の実 験を行った。Fig．4に各pHによる100％赤ぶど ュー. スの色の変化を示す。pHが酸性側では. 赤色，中性では黒紫色，アルカリ性では黒緑色と. Fig．4 各pHによる100％赤ぶどうジュースの色の. なる。. 変化. pHを7．0に調整した寒天型指示薬の実験結果 をFig．5に示す。寒天型指示薬（pH7．0）をそ れぞれのサンプルに加えた結果，トイレ用洗浄剤. 前の結果と同様であったが，変化が見られなかっ. が濃い赤，ポッカレモン100，穀物酢が赤く変化し，. た弱アルカリ性であるボドルドゥオーターはうす. pH調整前の寒天型指示薬と同様の結果であっ. い緑色となった。洗濯用合成洗剤は調整前と同様. た。しかし，調整前の寒天型指示薬では変化が表. の変化が見られ，台所用漂白剤はやはり酸化作用. れなかったコカ・コーラ，昭和サイダー，ポスト. により色素が酸化されて黄色に変化した。. ニックは若干赤くなった。アロエマイルドリンス. 寒天型指示薬（pH7．0）を用いた場合と，100％. は粘性が高いため，やはり変化しなかった。アロ. 赤ぶどうジュース（pH7．0）をそのまま指示薬と. エマイルドシャンプー，トイレ用合成洗剤は調整. して用いた場合（Fig．6）の色の変化を比較し. Fig．5 pH7寒天型指示薬の実験結果. 48.
(8) 験実用応のそと験実ルーケスロクイマ別判性リカルア・性酸たし用活をズッグ円01. Fig．6 pH7葡萄ジュースの実験結果. たが，色の変化の相違はなかった。よって，寒天 型指示薬のpHを7．0に調整した場合も寒天型指 示薬が使用できる。. 3−3．考察 指示薬に葡萄ジュースをそのまま用いる場合3）. の利点として色素を抽出する手間が省ける点が挙. 49.
(9) 高田 憤司・中村 秀夫・桧浦 俊彦. げられる。しかし，葡萄ジュースは液体であるた. はなく家庭でも実践可能である。全ての手順の手. めサンプルの元の色がわからなくなってしまう。. 間，時間，材料の入手等を考えると，寒天型指示. また，着色しているサンプルの判別には使えない。. 薬，使いすてパレットを用いた酸性・アルカリ性. さらに，葡萄ジュース自体のpHが酸性よりであ. 判別マイクロスケール実験は大変有用であると言. るため弱い酸性，弱いアルカリ性の判別を正確に. える。. 行うことができない。こうした問題点を本研究で 用いたpHを7．0に調整した寒天型指示薬を用い ることで解決することができた。サンプルの元の 色がわからなくなってしまう点は100％赤ぶどう. 4．まとめ. 本研究では，材料が安価であり誰でも容易にで. ジュースを寒天型指示薬にすることでサンプルの. きる酸性・アルカリ性判別マイクロスケール実験. 元の色を変化させないようにした。寒天型指示薬. を考案した。この実験は小・中学校の授業で取り. をサンプルに加えた直後は寒天型指示薬の表面の. 入れることが可能である他に，家庭でも子どもた. 色が変化し，サンプルの色は変化しなかったため. ちが手軽に実践することができる。. 色の変化の比較が容易であった。1分ほど時間が 経つにつれ，寒天型指示薬へサンプルが染みてい 参考文献. くため中の色も変化してくる。しかし，それに伴. い寒天型指示薬の色も少しずつサンプルにしみ出 てくるのを確認した。よって，寒天の表面の色が. 変わる程度でサンプルから寒天を取り出した方が 良いと考える。また，寒天型指示薬は着色してい. るサンプルの判別も行うことができた。液体の状 態である100％赤ぶどうジュースではコカ・コー. 1）函館新聞連載Let’sTry理科実験 http：／／www．infosnow．ne．jp／∼W＿teru／1ets／1etsOOl． htm 2）マイクロスケール化学実験フォーラム http：／／science．icu．ac．jp／MCE／2001＿49＿6＿1＋2．PDF 3）橋本頼仁（2008）「身近なものの酸性・アルカリ性調. べ」RikaTan理科の探検1月号. ラの変化がわからなかったが，寒天型指示薬を用 いることでコカ・コーラのような色のついたサン. （高田 慎司 函館校大学院生）. プルでも寒天を取り出すことによって色の変化を. （中村 秀夫 函館校准教授）. 知ることができた。さらに，弱い酸性，弱いアル. （松浦 俊彦 函館校准教授）. カリ性の判別を行うことができない点については pIIを7．0に調整した寒天型指示薬を用いること で解決できた。pHを7．0に調整したことで，弱 い酸性，弱いアルカリ性のサンプルでも色の変化 が正確に表れた。調整前の寒天型指示薬では変化 が見られなかった弱酸性，弱アルカリ性のサンプ ルも調整後の寒天型指示薬では変化が見られた。. 以上の3点より，そのままの葡萄ジュースよりも pHを7．0に調整した寒大型指示薬の方が優れた 指示薬であるといえる。. 寒天型指示薬の作成は，pHを調整した100％ 赤ぶどうジュースと寒天を電子レンジで加熱した 後に冷やすだけである。そのため，非常に簡単に. 誰でも作ることができ，小・中学校の授業だけで. 50.
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