化学02-2 イオンの移動（リトマス紙を使用）

　リトマス紙を使ってイオンの移動を調べる実験です。
　イオンの移動の実験は、東京書籍の場合、①「リトマス紙を使う方法」→ ②「ストローと寒天と小さなろ紙を使う方法」→ ③「ストローと寒天とつま楊枝を使う方法」→ ④「BTB溶液を染みこませたろ紙を使う方法」と実験方法が変わってきました。
　それぞれに長所と短所があるのですが、ここではリトマス紙を使う方法について紹介します。
　リトマス紙を使う方法は、昔からあるオーソドックスな方法で比較的準備も楽ですが、実験を成功させるためにはコツがあります。そのポイントとは、うすい塩酸やうすい水酸化ナトリウム水溶液をパンチで打ち抜いた小さなろ紙に染みこませて、それをリトマス紙にのせることです。

【準備物】

うすい塩酸（５％） 2mL
　精製水370mLに濃塩酸50mLを加える。

うすい水酸化ナトリウム水溶液（５％）2ｍL
　水酸化ナトリウム24ｇを精製水450mLにとかす。マグネックスターラーを使ってもよいが、ほっておいても一晩すればとける。

硝酸カリウム水溶液（５％）2mL
　精製水400mLに、硝酸カリウム21ｇをとかす。

ろ紙　５cm×10cm １枚
　「安積濾紙　四角ろ紙（角形ろ紙）50枚　154－0924 ケニス株式会社」が切りやすいので便利。1枚の大きさが150×200ｍｍとなっていて、ちょうど６枚取れます。
　普通の丸形のろ紙、例えば「アドバンテック東洋定性濾紙 №1 φ125mm」などでもできます。

スチレンボード（白色）
　６cm×11cm　厚さ５mm　１枚
　ダイソーなどで購入できる。厚さは５mm程度の方が、カッターで切りやすい。

リトマス紙　
　幅の広いものがよい。「アドバンテック東洋　リトマス試験紙　10mm×60ｍｍ」（ブックタイプではないもの）が幅が10ｍｍあるので使いやすい。理科ウチダスで購入。500枚入り1078円。

ポリスポイト
　マスキングテープをカッターで細く切って1.4mLのところに印を付けておきます。下写真のスポイトは1.3の目盛りのところまで吸い込むとちょうど1.4mLになります。（スポイトに吸い込んだ水を電子てんびんに落として質量をはかると、正確な量が分かります。）　

プリンカップ（60mmφ程度）　
目玉クリップ（幅5cmのもの２個）
ピンセット （3個　うすい塩酸用、うすい水酸化ナトリウム水溶液用、リトマス紙用）

【実験方法】　動画はこちら

１　スチレンボード（6cm×11cm）の上にろ紙（5cm×10cm）を置き、硝酸カリウム水溶液を１.4mL滴下してろ紙全体を湿らせる。多少の誤差は問題ないが、硝酸カリウムの量は、多すぎても少なすぎてもうまくいかないので注意すること。
　なお、ろ紙の中央からぬらしていくようにすると空気が入りにくい。空気が入った場合は、端からろ紙をめくって張り直すと空気が抜ける。

２　ろ紙（5cm×10cm）の両側（できるだけ端の方）に目玉クリップを付ける。スチレンボードはプリンカップや小さめのペトリ皿などの上に置くと安定する。

３　長さ4cmに切った赤と青のリトマス紙をピンセットでろ紙の上に置く。硝酸カリウムが染みこんですぐに張り付きます。

４　パンチで打ち抜いて作った小さなろ紙を、下図のようにピンセットではさんで、うすい塩酸やうすい水酸化ナトリウム水溶液を染みこませる。全体をどっぷりとつけるのではなく、染みこませるようにする。

5　4の小さなろ紙をリトマス紙の上にのせる。

6　すぐに電圧をかける。電圧は強い方がよい。今回は20Ｖで行った。

【結果】

【薬品を付けた直後】

【２分後】

【４分後】

【６分後】

【８分後】

【10分後】

【12分後】

【その他】

　この実験をすると目玉クリップがさびやすい。ネットなどでステンレスのクリップも売っているが、赤色リトマス紙の陰極側が青くなることに加えて、青色リトマス紙の陽極側が赤くなってしまう。さびるのは良くないが普通の鉄製のクリップを使用する方がよい。100均等で安価に購入することができる。
　赤色リトマス紙の陰極側が青く変化してのは、陰極付近で水が分解されてできた水酸化物イオンのせいである。また、陽極付近では、目玉クリップの鉄がイオンになって溶け出す反応が起こっている。ステンレス製のクリップを使うと陽極付近で水が分解されて水素イオンが発生して青色リトマス紙の陽極側が赤く変色してしまうようになる。

【万能試験紙を使う方法】　動画はこちら
　リトマス紙で実験する場合には、青色リトマス紙にうすい塩酸、赤色リトマス紙にうすい水酸化ナトリウム水溶液を間違えないように注意してのせる必要がある。しかし、万能試験紙を使うと間違える心配がなくなるので、大変便利である。
　「アドバンテック東洋 pH試験紙ロールタイプ UNIV (1~11) 変色表付 9mm×6m」を使用。