赤色のリトマス紙に水溶液をつけました。色は赤いままでした。この水溶液は中性でしょうか。
「色が変わらないから中性」と答えたくなるかもしれません。でも、赤色のリトマス紙は、酸性の水溶液でも赤いままです。一色だけの結果では、まだ決められません。
「何色になったか」より、何色から変わったか
リトマス紙には、赤色と青色があります。基本問題では、酸性は青を赤に、アルカリ性は赤を青に変える、と整理します。
ここで、「酸性なら赤」とだけ覚えると、最初から赤かった紙も、酸性の証拠にしてしまいます。変化を見る道具なのですから、使う前の色を抜かさないでください。
| 水溶液の性質 | 赤色の紙 | 青色の紙 |
|---|---|---|
| 酸性 | 赤のまま | 赤に変わる |
| 中性 | 赤のまま | 青のまま |
| アルカリ性 | 青に変わる | 青のまま |
変わらない結果にも、残る候補がある
赤色の紙が変わらなかった場合、基本問題で残る候補は酸性と中性です。そこで青色の紙も調べます。青から赤に変われば、酸性と判断できます。
反対に、青色の紙が変わらなかっただけなら、中性とアルカリ性の候補が残ります。赤色の紙で調べる必要があります。
「変わらなかった」は、何も分からなかったという意味ではありません。ただし、全部が分かったわけでもありません。何が候補から外れ、何がまだ残っているかを表で確認しましょう。
中性では、二枚が同じ色になるわけではない
中性の水溶液では、赤色の紙は赤のまま、青色の紙は青のままです。「両方とも変化しない」という結果を見ます。二枚が一つの同じ色になるわけではありません。
なお、実際のリトマス紙は、おおまかな液性を調べる道具です。両方の色が変わらなかったからといって、厳密にpHが7だと測定できたわけではありません。学校の基本問題での分類と、道具でどこまで測れるかは分けて考えます。
最後に、一問だけ
「青色のリトマス紙が青いままだったので、この水溶液はアルカリ性である」
この説明には、何が足りないでしょうか。
中性でも青色の紙は変わりません。赤色の紙が青に変わるかを確かめる必要があります。
色の組み合わせを覚えたら、一つの結果から言える範囲まで考えてみてください。答えを急がず、まだ残っている候補を挙げることも、実験結果を読む大切な力です。
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編集補足：一つの結果で、残る候補を消しすぎない
以下は、赤色と青色のリトマス紙を使う基本問題の編集補足・自作例題です。問題中の水溶液は酸性・中性・アルカリ性のいずれかとして分類でき、紙と操作が適切で、色の変化が明瞭に観察できる条件を考えます。厳密なpHの測定値を求める問題ではありません。
結果を見たら、いきなり一つの答えを選ぶ代わりに、残る候補を並べます。赤い紙が赤いままなら、酸性でも中性でも説明できます。この段階で候補を二つ残すことは、判断を避けているのではありません。その記録だけから言える範囲を正しく守っています。
次に必要な実験は、残った二つを区別できるものです。赤い紙を何度使っても、同じ条件なら酸性と中性を分ける情報は増えません。青い紙を使い、赤へ変わるか、青いままかを見ることで候補を分けられます。実験の回数より、何を区別する実験なのかが大切です。
例題1：赤い紙が変わらなかった後に、何を調べる？
水溶液Aを赤色のリトマス紙で調べると、赤いままでした。Aが酸性か中性かを分けるために、次は何色の紙を使い、どのような結果を確認すればよいですか。
青色の紙を使います。赤に変われば酸性、青いままなら基本問題では中性と判断します。 最初の赤い紙の結果によって、アルカリ性は候補から外れています。次の青い紙の結果と組み合わせることで、残る二つを分けます。
「青い紙が青いままだから中性」という部分だけを切り離して覚えてはいけません。青い紙だけならアルカリ性でも青いままです。今回は先に赤い紙が変わらなかった結果があるので、その可能性を除けます。二段階の記録を合わせて出した結論です。
答案では、最初の結果を消さずに、赤から赤、青から青と並べます。追加で行った実験だけを書いてしまうと、結論の根拠が半分になります。何を既に確かめたかを引き継ぐ書き方を意識してください。
例題2：三本の瓶を、二色の記録で整理する
A、B、Cの水溶液を、それぞれ新しい赤色・青色の紙で調べました。Aは赤から青、青は青のまま。Bは赤のまま、青から赤。Cは赤のまま、青も青のままでした。それぞれの性質を、基本問題の分類で答えてください。
Aはアルカリ性、Bは酸性、Cは中性です。 Aでは赤い紙が青へ変化しています。Bでは青い紙が赤へ変化しています。Cは二色とも変化しません。どれも、使う前と後の対応を確認して判断します。
もし「Aは青、Bは赤、Cは変化なし」とだけ書くと、二枚ずつ調べた記録が省略されます。Cの二枚は同じ色になったわけではなく、赤と青のままです。表では初めの色を列にし、各列に実験後の色を記録すると、取り違えを防げます。
この記録だけで、Aがアンモニア水、Bが塩酸、Cが食塩水と名前まで決めることはできません。同じ液性の水溶液はほかにもあります。性質を分類する実験と、物質を特定するための情報を区別することも必要です。
違う液に使った紙を、そのまま次へ使わない
一度調べた紙には、前の試料が付いています。別の液を調べるときに同じ紙を使い回せば、前の結果や残った液の影響を含んでしまいます。例題では新しい紙を使う条件を付けて、試料ごとの結果を分けました。実際の操作は先生の指示に従います。
Aの結果とBの結果が混ざって記録されている場合も、二色を使ったから正しく分類できるとは限りません。同じ水溶液について得た二つの結果であることが必要です。瓶の記号、紙の初めの色、変化後の色を対応させて書いておきます。
変化の強さから、数値まで読み取ろうとしない
この道具は、おおまかな液性を色の変化で判断するためのものです。赤が濃く見えるから酸性が何倍強い、青くなるのが速いから濃度が何倍、といった数値を、この基本表だけで求めることはできません。照明、試料や紙の状態なども見え方に関わります。
問題がpHや濃度を尋ねているなら、それを判断できる別の条件や測定値が与えられているかを確認します。赤と青の対応表は便利ですが、表にない情報まで増やしてくれるわけではありません。
記述の最後に、結論が大きすぎないかを確認する
「赤い紙が変わらないので中性」と書いたら、酸性でも同じ結果にならないかを確かめます。「青くなったのでアンモニア水」と書いたら、ほかのアルカリ性の水溶液を除く情報があるかを確かめます。別の候補で同じ結果を説明できるかを考えると、断定しすぎた部分を見つけられます。
実験結果を読む力には、分かったことを答える力と、まだ分からないことを残す力の両方があります。紙の色の暗記を、候補を絞る根拠として使うところまで進めましょう。