らくらく化学実験＿ゲル化　ケイ酸

ガラッと固まる水ガラス

　ピンク色の液体に液体を加えていくだけで、見る見るうちに固まりだします。まるでピンク色の寒天ゼリーですが、もちろん食べられませんよ。

「手　順」　　所要時間１５分

  1. 水ガラスを大さじ一杯（１０ｇ程度）、100mlの水に溶かし、フェノールフタレインを数滴滴下する。
  2. １０％程度のＨＣｌ溶液を用意し、ピペットで水ガラス水溶液にゆっくり加えていく。
  3. フェノールフタレインの色が薄くなり始めたら、ＨＣｌの滴下をゆるめ、固結が始まったら止める。

薬さじをさしたままでも見事に固る

「注意と工夫」
  1. 水ガラスはよく溶かしてから使います。
  2. 水ガラスは粘性が高く秤取りづらくので、量はだいたいで良い。
  3. 中和に要するＨＣｌ溶液の量は、あらかじめ予想を立て、フェノールフタレインの色変化を頼りにします。
  4. ＨＣｌ溶液を加える際は、薬さじで水ガラス溶液をよくかき混ぜながら行うようにします。かき混ぜが不十分だと固まり方が不均一に なります。

「解　説」
ゲルとして生成
　水ガラスは、二酸化ケイ素SiO２と水酸化ナトリウムNaOHを反応させたもので、一般的にはアルカリ−ケイ酸系ガラスの濃厚水溶液を指します。組成は、Ｎａ２Ｏ・ｎＳｉＯ２で、水溶液中で塩基性を示し、塩酸で中和させると、次の反応により、ケイ酸を生じます。
Ｎａ２ＳｉＯ３＋２ＨＣｌ→２ＮａＣｌ＋Ｈ２ＳｉＯ３（ゲル状）
　ケイ酸は、水との結合が弱く不規則なので、実際には一定の組成の化合物は得られず、生成の際には白色ゲル状になって固化します。この反応は、Ｈ２ＳｉＯ３がダイナミックに固化して生じることで知られています。作業になれてくると、中和点に達して固化が始まるタイミングがわかってきます。塩酸の最後の数滴を加えた後、薬さじを使わす手元で液体を振り混ぜながら、容器を逆さにして固化したのを見せると手品のようで効果的です。

「確認演習」
  1. Ｎａ２ＳｉＯ３が水に溶けて塩基性を示すことを、反応式で表しなさい。
  2. 指示薬としてフェノールフタレインを使った理由を述べなさい。
「参　考」　化学を楽しくする５分間　（日本化学会　化学同人）