時計反応

１．解　説

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反応溶液２Ｌあたりで１０００ｍ ｍｏｌから９８５ｍ ｍｏｌまで１.５％だけ変化する
（チオ硫酸イオンと過酸化水素の反応式における係数を比較する）だけなので、その濃度
はほぼ一定と言える。Ｂ液を２倍に希釈すると５００ｍ ｍｏｌから５８５ｍ ｍｏｌまで
３％だけ変化する。
［４］濃度が反応速度にどのように影響するかと共に、試薬の温度を調節して、温度が反
応速度にどのように影響するかも調べることができる。ただし数１０℃以上にすると、ヨ
ウ素・デンプン反応が起きなくなるという制約がある。たとえば１０、２０、３０℃など
で実験するとよい（反応速度が大きくなるので、Ｂ液は２倍に稀釈して使う）。
　Ｂ液を稀釈しない場合に発色時間は、温度が１０℃のときに１６秒ほどであり、低温で
もかなり速い。「科学の祭典」では２０℃をかなり上回る条件で実験することになるので、
どのように調節するべきか。それはＡ液のヨウ化カリウムの濃度を加減するのが合理的で
ある。しかしある程度はＢ液の過酸化水素の濃度を加減してもよい。「科学の祭典」では、
Ｂ液は２倍に希釈するまでということもあり、次のようにした（しかしこれ以上に速度を
小さくしたい場合はヨウ化カリウムを減らすべきである）。
　　　　ヨウ化カリウム　　２０［ｇ］＝１２０［ｍ ｍｏｌ］（元の４０％）
　　　　過酸化水素　　　　６０［ｍＬ］＝６００［ｍ ｍｏｌ］（元の６０％）
この結果は、Ｂ液を稀釈しない場合に、温度が２５℃のときに２２秒であった。ちなみに
時計反応は、事前の予備実験が欠かせない。
［５］試薬のつくり置きはどうだろうか。ヨウ化カリウムは分解してヨウ素を生成しやす
い。またチオ硫酸ナトリウムは水素イオンと次のように反応し、硫黄が生成して白濁して
くる。
　　　　Ｓ₂Ｏ₃^2- ＋ ２Ｈ⁺ ―→ Ｈ₂ＳＯ₃ ＋ Ｓ
過酸化水素は希釈すると（酸性にしない場合は）分解しやすくなる。
　「科学の祭典」（２日間）の準備では、Ａ液は前日にチオ硫酸ナトリウムを除いて準備
し、当日に加えて溶かした。Ｂ液は水だけ準備し、当日に小分けして過酸化水素水を加え
た。高校での演示実験では、１０℃で実験をスタートすることもあり、前日に完全に準備
して冷蔵庫に保管していた。
［６］「科学の祭典」では、子どもたちが取り組みやすく、楽しめるように、次の工夫を
した。
・試薬の量を計る器具は、メスシリンダーではなく、試験管に白色ビニールテープを貼り、
同一の５ｍＬピペットを使って、Ａ液用は１５ｍＬに、Ｂ液用は１５と７.５ｍＬ（そして
５と１０ｍＬ）に目盛りを入れる。
・反応容器は、ビーカーでなくポリコップに、穴の開いたベニヤ板の足かせをはめて使う。
割れないし、個数が多くても安価である。
・発色時間はデジタルストップウオッチを使って計る。
［７］反応廃液の処理は、酢酸を中和できる量の水酸化ナトリウムを加えて反応を停止す
ると同時に、ヨウ化カリウムの量に対応するチオ硫酸ナトリウムを加え、大量の水と共に
廃棄する。生成したヨウ素は反応（２）でヨウ化物イオンになる。廃液１Ｌあたりでは、
Ａ液が２倍に稀釈されることを考慮して
　　　水酸化ナトリウム　　　　　　　１０［ｇ］＝２５０［ｍ ｍｏｌ］

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 2 -

　　　チオ硫酸ナトリウム五水和物　　３７ｇあまり
となる。「科学の祭典」のように、ヨウ化カリウムを４０％の１２０ｍ ｍｏｌに減らす場
合は
　　　チオ硫酸ナトリウム五水和物　　３７×０.４＝１５ｇあまり
となる。

準　備

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　　３セット、試験管立て
・ポリコップ
　　２１５ｍＬ　　×２０、「足かせ」　×４
・デジタルストップウオッチ
　　２セット
・ポリバケツ（１０Ｌ）　　×２
　　洗浄用など
・廃液処理
　　１セット：水酸化ナトリウム１０ｇ、チオ硫酸ナトリウム五水和物１６ｇ
　　６セット
　　１Ｌビーカー　　×２、ガラス棒

実　験

「科学の祭典」の実験解説書

　　　　　　　　　　　　　　　　　　- 4 -

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　　　　とけい反応(はんのう)

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