　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　０５．３　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　林　正幸　　可視吸収スペクトルの観察［ａ］説　明［１］回折格子レプリカを使った分光計（箱形）が数個つくってあったので、アクリル板（厚み１ｍｍ）で底面３９ｍｍ四角、高さ６０ｍｍのセル（容器）をつくり（ジクロロメタンで接着）、一方にこれを受ける箱を加えて、２つの分光器を並べた（２つの分光器を見比べると、吸収された色がよく分かる）。参考：分光器はホームページに掲載の「手づくり分光器」である。追記：　その後、分光器の幅を２倍の８ｃｍにし、ワンボックスでスリット２つ、のぞき窓１つの形にして、一層観察しやすくなった。　セルを含めた展開図はつぎのようである。　　　　［２］今回は蛍光灯の光を利用した（黄緑色と紫色に明確な輝線がみえる）が、もちろん太陽光でもよい。このスペクトルは肉眼では　　　　赤　　橙　　黄　　黄緑　　緑　　青　　紫の７色である。理科年表によると波長との対応は次のようである。　　　　赤外線　　　　　　　　　７７０ｎｍ（ナノメートル）以上　　　　赤色　　　　　　　　　　７７０～６４０　　　　橙色　　　　　　　　　　　　　～５９０　　　　黄色　　　　　　　　　　　　　～５５０　　　　緑色　　　　　　　　　　　　　～４９０　　　　青＆藍色　　　　　　　　　　　～４３０　　　　紫色　　　　　　　　　　　　　～３８０　　　　紫外線　　　　　　　　　　　　　３８０ｎｍ以下［３］また人間の色覚は３つのセンサーを持ち、赤、緑、青紫色が３原色である。そして刺激されるセンサーが２つ以上になると、図のように色を感じる。　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 1 - ［ｂ］実　験　次の水溶液の吸収スペクトルを調べた。なお色の濃さを加減しないと、吸収が分かりにくい。・０.０５％過マンガン酸カリウム（赤紫色に見える）　　　　　　　　　　　黄～青色を吸収・飽和硫酸銅（青色に見える）　　　　　　　　　　　赤～黄色を吸収・テトラアンミン銅イオン（青紫色に見える）　（２％硫酸銅５ｍｌ、３ｍｏｌ/ｌアンモニア１５ｍｌ、水２０ｍｌ）　　　　　　　　　　　赤～緑色を吸収・塩化銅(Ⅱ)（すこし黄色がかかった緑色に見える）　（手元に塩化銅がなかったので、次のように調製した。　　銅片６ｇに６ｍｏｌ/ｌ塩酸３０ｍｌ、３５％過酸化水素１０ｍｌを加えて反応させる　　（銅が半分ほど残った。つまり塩酸が半分ほど残っている）。　　色が濃すぎるので、反応溶液を２倍に希釈する。）　　　　　　　　　　　赤、橙色と青、紫色を吸収・ニッケルめっき液（緑色に見える）　（硫酸ニッケルは約１５％）　　　　　　　　　　　赤、橙、紫色を吸収・２％塩化鉄(Ⅲ)（黄色に見える）　　　　　　　　　　　紫色を吸収・コバルト錯イオン　（エタノール４０ｍｌ、水４ｍｌ、塩化コバルト(Ⅱ)六水和物１ｇ）　　　　　高温（青紫色に見える）　　　　　　　　　　　赤～青色を吸収　　　　　低温（赤紫色に見える）　　　　　　　　　　　黄緑～青色を吸収・ＢＴＢ　　　　　中性（水４０ｍｌにＢＴＢ溶液２ｍｌ）（緑色に見える）　　　　　　　　　　　赤～黄色、青、紫色を吸収　　　　　酸性（上に硫酸を数滴加える）（黄色に見える）　　　　　　　　　　　青、紫色を吸収　　　　　塩基性（上に水酸化ナトリムを数滴加える）（青色に見える）　　　　　　　　　　　赤～緑色を吸収・フェノールフタレイン　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 2 - 　　　　　塩基性（赤紫色に見える）　　　　　　　　　　　橙から青色を吸収・紫キャベツ　（エタノールに紫キャベツをひたひたまで入れて加熱して色素を抽出した。　　抽出液は、ｐＨ水溶液の体積の２割を加えるのを基本にした。）　　　　　ｐＨ１（赤色に見える）　　　　　　　　　　　黄～紫色を吸収　　　　　ｐＨ４（赤紫色、時間が経つと紫色になる）　　　　　　　　　　　黄～青色を吸収　　　　　　（吸収が弱いので抽出液を６割りまで加えて確認した。）　　　　　ｐＨ７（紫色に見える）　　　　　　　　　　　黄～青色を吸収　　　　　　（吸収が弱いので抽出液を６割りまで加えて確認した。）　　　　　ｐＨ１１（うすい青緑色に見える）　　　　　　　　　　　赤色をすこし吸収している（よく観察できない）　　　　　ｐＨ１２（緑色に見える）　　　　　　　　　　　赤、橙色と紫色を吸収　　　　　ｐＨ１３（黄緑色に見える、時間が経つと黄色になる）　　　　　　　　　　　青、紫色を吸収（始めは赤色もすこし吸収される）　　　　　ｐＨ１４（黄色に見える、時間が経つと黄橙色になる）　　　　　　　　　　　青、紫色を吸収（緑色がすこし吸収されるようになる）［ｃ］まとめ［１］銅錯イオンについて、テトラアクア銅イオン（飽和硫酸銅）は赤～黄色を吸収する。テトラアンミン銅イオンでは、それに加えて黄緑、緑色を吸収する。テトラクロロ銅酸イオン（塩酸酸性の塩化銅）では赤、橙色と青、紫色を吸収する。ひょっとして、後２者では水分子が配位子として残っている（つまり「テトラ」とは言えない）。そして水が配位子として結合することによって赤、橙色（あるいは黄色まで）を吸収し、アンモニアが配位子として結合することにより黄緑、緑色を吸収し、塩化物イオンが配位子として結合することにより青、紫色を吸収しているのではないだろうか。　コバルト錯イオンについて、次の平衡が成立し、低温では左に、高温では右に変化する。　　 [Ｃｏ(Ｈ₂Ｏ)₆]²⁺ ＋２Ｃｌ^- ←→ [ＣｏＣｌ₂(Ｈ₂Ｏ)₂] ＋４Ｈ₂Ｏとすると、水分子が配位子として結合することにより黄緑～青色を吸収し、塩化物イオンが配位子として結合することにより赤～黄色を吸収しているのでないだろうか。　ＢＴＢについて、分子内に赤～黄色、青、紫色に対応する２つの吸収サイトがあり、水　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 3 - 素イオンが青、紫色のサイトをふさぎ、水酸化物イオンが赤～黄色のサイトをふさぐように作用しているのであろうか。　紫キャベツの色素のｐＨによる変化は複雑である。２つ以上の色素が関係していると窺える。［２］目に見える色でなく、吸収される色を観察すると、視点が広がる。化学結合と関係づけられるように、これから勉強したい。そしてもっと条件を整えた実験が必要になるかもしれない。　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 4 - 林正幸と主万子の始めのホームページ（to our initial Home Page）にもどる。