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炎色反応(えんしょくはんのう)と沈殿反応(ちんでんはんのう)による成分(せいぶん)元素(げんそ)の検出(けんしゅつ)

カワウソ先生色(いろ)が出(で)たら炎色反応(えんしょくはんのう)、固体(こたい)ができたら沈殿反応(ちんでんはんのう)。どちらも「元素(げんそ)を確(たし)かめる」ための実験(じっけん)だよ。

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  1. 物質(ぶっしつ)を炎(ほのお)の中(なか)に入(い)れたとき、含(ふく)まれる元素(げんそ)によって特有(とくゆう)の色(いろ)が出(で)ることを炎色反応(えんしょくはんのう)という。Naは黄(き)、Kは赤(あか)紫(むらさき)、Cuは青(あお)緑(みどり)など元素(げんそ)ごとに色(いろ)が決(き)まっている。
  2. 水溶液(すいようえき)(新しいタブで開きます)に試薬(しやく)を加(くわ)え、水(みず)に溶(と)けにくい化合物(かごうぶつ)(新しいタブで開きます)(沈殿(ちんでん)(新しいタブで開きます))ができるかどうかで元素(げんそ)の存在(そんざい)を確(たし)かめる方法(ほうほう)を沈殿反応(ちんでんはんのう)という。塩化物(えんかぶつ)イオン(新しいタブで開きます)は硝酸銀(しょうさんぎん)水溶液(すいようえき)で白色(はくしょく)沈殿(ちんでん)ができる。
  3. 炎色反応(えんしょくはんのう)は陽(よう)イオンになる金属(きんぞく)元素(げんそ)、沈殿反応(ちんでんはんのう)は陰(いん)イオンや金属(きんぞく)イオンの組(く)み合(あ)わせを確(たし)かめるのに使(つか)われる。

詳しく

元素(げんそ)の確(たし)かめ方(かた)

物質(ぶっしつ)を炎(ほのお)の中(なか)に入(い)れて加熱(かねつ)すると、含(ふく)まれる元素(げんそ)によって特有(とくゆう)の色(いろ)の光(ひかり)が出(で)ることがある。これを炎色反応(えんしょくはんのう)という。元素(げんそ)ごとに色(いろ)が決(き)まっており、Liは赤(あか)、Naは黄(き)、Kは赤(あか)紫(むらさき)、Caは橙(だいだい)赤(あか)、Srは紅(べに)(深(ふか)赤(あか))、Baは黄(き)緑(みどり)、Cuは青(あお)緑(みどり)の光(ひかり)を出(だ)す。

もう一(ひと)つの確(たし)かめ方(かた)は沈殿反応(ちんでんはんのう)だ。水溶液(すいようえき)に別(べつ)の試薬(しやく)を加(くわ)えたとき、水(みず)に溶(と)けにくい化合物(かごうぶつ)(沈殿(ちんでん))ができれば、もとの水溶液(すいようえき)に特定(とくてい)のイオンが含(ふく)まれていたことがわかる。例(たと)えば、塩化物(えんかぶつ)イオンCl⁻を含(ふく)む水溶液(すいようえき)に硝酸銀(しょうさんぎん)水溶液(すいようえき)を加(くわ)えると、白色(はくしょく)の塩化(えんか)銀(ぎん)AgClの沈殿(ちんでん)ができる。

炎色反応(えんしょくはんのう)は主(おも)に金属(きんぞく)元素(げんそ)(陽(よう)イオンになる元素(げんそ))を、沈殿反応(ちんでんはんのう)は水溶液中(すいようえきちゅう)のイオンを確(たし)かめるのに向(む)いている。花火(はなび)のさまざまな色(いろ)も、この炎色反応(えんしょくはんのう)を利用(りよう)したものだ。

元素ごとの炎色反応の色Asatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

例(れい):食塩水(しょくえんすい)の炎色反応(えんしょくはんのう)と塩化物(えんかぶつ)イオンの検出(けんしゅつ)

食塩水(しょくえんすい)をしみこませた白金(はっきん)線(せん)をガスバーナーの炎(ほのお)に入(い)れると、ナトリウムによる黄色(きいろ)の光(ひかり)が見(み)える。カリウムを含(ふく)む水溶液(すいようえき)なら、同(おな)じように炎(ほのお)に入(い)れたときの色(いろ)は赤(あか)紫色(むらさきいろ)だ。

塩化物(えんかぶつ)イオンを確(たし)かめる実験(じっけん)では、塩化物(えんかぶつ)イオンを含(ふく)む水溶液(すいようえき)に硝酸銀(しょうさんぎん)水溶液(すいようえき)を加(くわ)えると、白(しろ)く濁(にご)った沈殿(ちんでん)(塩化(えんか)銀(ぎん)AgCl)がすぐにできる。海水(かいすい)や食塩水(しょくえんすい)に硝酸銀(しょうさんぎん)水溶液(すいようえき)を加(くわ)えても同(おな)じ白色(はくしょく)沈殿(ちんでん)が生(しょう)じ、塩化物(えんかぶつ)イオンが含(ふく)まれていることがわかる。

炎色反応(えんしょくはんのう)の実験(じっけん)では、白金(はっきん)線(せん)を塩酸(えんさん)で洗(あら)い、炎(ほのお)に入(い)れても色(いろ)が出(で)なくなるまで焼(や)いてから使(つか)う。前(まえ)の試料(しりょう)が残(のこ)っていると、その元素(げんそ)の色(いろ)が混(ま)じってしまうからだ。

硝酸銀水溶液による塩化物イオンの検出Asatte Studio(Manazoo)/オリジナル(コードで作図)

なぜ色(いろ)や沈殿(ちんでん)で元素(げんそ)がわかるのか

炎色反応(えんしょくはんのう)で特有(とくゆう)の色(いろ)が出(で)るのは、熱(ねつ)を受(う)けた元素(げんそ)の電子(でんし)が、元素(げんそ)ごとに決(き)まったエネルギーの光(ひかり)を放出(ほうしゅつ)するためである。放出(ほうしゅつ)される光(ひかり)の波長(はちょう)(新しいタブで開きます)(色(いろ))が元素(げんそ)によって異(こと)なるため、色(いろ)を見(み)れば含(ふく)まれる元素(げんそ)を推測(すいそく)できる。

沈殿反応(ちんでんはんのう)で沈殿(ちんでん)ができるのは、イオンの組(く)み合(あ)わせによっては、水(みず)に溶(と)けにくい化合物(かごうぶつ)ができるからだ。塩化物(えんかぶつ)イオンと銀(ぎん)イオンの組(く)み合(あ)わせはその代表(だいひょう)例(れい)で、沈殿(ちんでん)ができたことから、もとの水溶液(すいようえき)に塩化物(えんかぶつ)イオンが含(ふく)まれていたと確(たし)かめられる。

どちらの方法(ほうほう)も、見(み)えない元素(げんそ)やイオンの存在(そんざい)を、色(いろ)や沈殿(ちんでん)という目(め)に見(み)える変化(へんか)に変(か)えて確(たし)かめる探究(たんきゅう)の方法(ほうほう)である。

確認問題

問題 1 / 4ナトリウムNaの炎色反応(えんしょくはんのう)の色(いろ)は何色(なにいろ)か。

確認問題(解答用紙)

この問題を端末で解くための QR コード

スマホやタブレットで読み取ると、この問題をその場で解けます。

https://manazoo.com/science/flame-test-and-precipitation/?from=print#quiz

  1. ナトリウムNaの炎色反応(えんしょくはんのう)の色(いろ)は何色(なにいろ)か。

    • ◯ 黄(き)緑(みどり)
    • ◯ 赤(あか)
    • ◯ 黄(き)
    • ◯ 青(あお)緑(みどり)

    正解:黄
    ナトリウムの炎色反応(えんしょくはんのう)は黄色(きいろ)。食塩水(しょくえんすい)をしみこませた白金(はっきん)線(せん)を炎(ほのお)に入(い)れると確(たし)かめられる。

  2. カリウムKの炎色反応(えんしょくはんのう)の色(いろ)は何色(なにいろ)か。

    • ◯ 赤(あか)紫(むらさき)
    • ◯ 黄(き)
    • ◯ 青(あお)緑(みどり)
    • ◯ 橙(だいだい)赤(あか)

    正解:赤紫
    カリウムの炎色反応(えんしょくはんのう)は赤(あか)紫色(むらさきいろ)。ナトリウムの黄色(きいろ)と見分(みわ)けがつきやすい。

  3. カルシウムCaとストロンチウムSrの炎色反応(えんしょくはんのう)の色(いろ)の組(く)み合(あ)わせとして正(ただ)しいのはどれか。

    • ◯ Caが黄(き)緑(みどり)、Srが青(あお)緑(みどり)
    • ◯ Caが橙(だいだい)赤(あか)、Srが紅(べに)(深(ふか)赤(あか))
    • ◯ Caが赤(あか)紫(むらさき)、Srが橙(だいだい)赤(あか)
    • ◯ Caが赤(あか)、Srが黄(き)

    正解:Caが橙赤、Srが紅(深赤)
    カルシウムは橙(だいだい)赤(あか)、ストロンチウムは紅(べに)(深(ふか)赤(あか))の炎色反応(えんしょくはんのう)を示(しめ)す。色(いろ)が似(じ)ているため、花火(はなび)では見分(みわ)けに注意(ちゅうい)が必要(ひつよう)。

  4. ある水溶液(すいようえき)に硝酸銀(しょうさんぎん)水溶液(すいようえき)を加(くわ)えると白色(はくしょく)の沈殿(ちんでん)ができた。この水溶液(すいようえき)に含(ふく)まれていたと考(かんが)えられるイオンは何(なに)か。

    • ◯ 塩化物(えんかぶつ)イオン
    • ◯ カリウムイオン
    • ◯ 硫酸(りゅうさん)イオン
    • ◯ ナトリウムイオン

    正解:塩化物イオン
    硝酸銀(しょうさんぎん)水溶液(すいようえき)(新しいタブで開きます)を加(くわ)えて白色(はくしょく)沈殿(ちんでん)(新しいタブで開きます)(塩化(えんか)銀(ぎん)AgCl)ができたのは、水溶液(すいようえき)に塩化物(えんかぶつ)イオン(新しいタブで開きます)が含(ふく)まれていたためである。

単元のポイント

  • Li(リチウム) 赤(あか)
  • Na(ナトリウム) 黄(き)
  • K(カリウム) 赤(あか)紫(むらさき)
  • Ca(カルシウム) 橙(だいだい)赤(あか)
  • Sr(ストロンチウム) 紅(べに)(深(ふか)赤(あか))
  • Ba(バリウム) 黄(き)緑(みどり)
  • Cu(銅(どう)) 青(あお)緑(みどり)
  • 塩化物(えんかぶつ)イオンの沈殿反応(ちんでんはんのう) 硝酸銀(しょうさんぎん)水溶液(すいようえき)を加(くわ)えると塩化(えんか)銀(ぎん)の白色(はくしょく)沈殿(ちんでん)ができる
問題を解く
単元のポイント
  • Li(リチウム) 赤(あか)
  • Na(ナトリウム) 黄(き)
  • K(カリウム) 赤(あか)紫(むらさき)
  • Ca(カルシウム) 橙(だいだい)赤(あか)
  • Sr(ストロンチウム) 紅(べに)(深(ふか)赤(あか))
  • Ba(バリウム) 黄(き)緑(みどり)
  • Cu(銅(どう)) 青(あお)緑(みどり)
  • 塩化物(えんかぶつ)イオンの沈殿反応(ちんでんはんのう) 硝酸銀(しょうさんぎん)水溶液(すいようえき)を加(くわ)えると塩化(えんか)銀(ぎん)の白色(はくしょく)沈殿(ちんでん)ができる