紫キャベツから取り出した色素を含む液は、酸性やアルカリ性によって色が変わります。見た目が鮮やかなので覚えやすい実験ですが、「赤くなったから酢だ」と答えると、色から分かる範囲を越えています。中学受験の水溶液では、性質を分類することと、液体を一つに特定することを分けて考えます。今回は、同じ指示薬を使った比較で、何を言えて、何をまだ言えないかを整理しましょう。
色を変えるのは、紫キャベツの色素
紫キャベツにはアントシアニンという色素が含まれています。この色素は、液が酸性かアルカリ性かという条件によって色が変わるため、指示薬として利用できます。酸性側では赤や赤紫、アルカリ性側では青や緑、さらに条件によって黄色などに変化します。
ただし、「アルカリ性なら必ず一つの緑色」と丸暗記しないでください。同じアルカリ性の範囲でも色は変わり、抽出した液の濃さや観察条件でも見え方に違いが出ます。問題に色見本があるなら、その実験の見本と結果を対応させることが先です。リトマス紙やBTB溶液の色の約束を、そのまま紫キャベツ液へ持ち込まないようにしましょう。
何を加えた後の色なのか
コップの液体がもともと赤い場合、「赤く見えるから酸性」とは判断できません。指示薬による変化なのか、調べる液体自体の色なのかを分ける必要があります。色を見る実験では、加える前の液体を別に残して比べることが、読み取りの助けになります。
また、指示薬の量が片方だけ極端に多ければ、色の濃淡をそのまま比較するのは難しくなります。調べる液体の量、加える指示薬の量、容器、背景や照明をそろえます。指示薬も加える物質の一つなので、非常に少ない試料へ大量に注ぐような条件では、もとの液の性質をそのまま見ているとは限りません。
同じ色でも、同じ物質とは限らない
酢に含まれる酸も、クエン酸を溶かした水も、酸性という分類に入ります。指示薬が似た色になったとき、それは性質に共通点があるという手がかりであって、中の成分が同じだという証拠ではありません。名前を当てる問題では、ほかの反応や与えられた条件と組み合わせて候補を絞ります。
この考え方は、赤いリトマス紙が青くなった場合にも共通します。アルカリ性であることが分かっても、それだけで石灰水か水酸化ナトリウム水溶液かを決められません。「分類できた」と「特定できた」を二段階に分けると、足りない手がかりがはっきりします。反対に、問題が性質だけを聞いているなら、無理に物質名まで答える必要はありません。
例題1 色の一致から名前を決められるか
同じ紫キャベツ液を同じ量ずつ加えました。この実験の見本では、酸性の液は赤紫、中性の液は紫、用意したアルカリ性の液は緑になりました。無色の液AとBは、どちらも赤紫になっています。AとBは同じ物質が溶けた液だ、と結論してよいでしょうか。
答え・解説： 同じ物質だとは結論できません。この見本と比べれば、どちらも酸性側の性質を示したと考えられます。しかし、異なる酸性の液でも似た色になることがあります。AとBの成分を区別したいなら、別の観察や反応が必要です。例題の三色は、用意した液と指示薬の条件の中での対応であり、実物のすべての液を三色だけに分ける表ではありません。
例題2 色が薄ければ、中性に近いのか
二つの無色の試料を調べたところ、どちらも赤系の色になりました。ところが、片方には紫キャベツ液を2滴、もう片方には10滴加えていました。「色が薄かった方が、中性に近い」と説明できるでしょうか。液体の量は同じですが、指示薬の濃さをそろえた別の比較はしていません。
答え・解説： この比較だけでは説明できません。加えた色素の量が違うため、色が濃いか薄いかという見え方に、その違いが混ざっています。性質の違いを比べたいなら、まず指示薬の量などをそろえます。赤から紫へという色合いの変化と、同じ赤が濃いか薄いかという濃淡も別です。どちらが変わったのかを、観察の言葉で区別してください。
色が消えたときも、結論を急がない
色素はどんな条件でも安定して働くわけではありません。保存や時間の経過、相手の成分などによって、単純な酸性・アルカリ性の色分けができなくなる場合があります。見本にない変化が起きたら、すぐに「中性」と埋めず、指示薬自体や操作の条件を疑う余地を残します。実際の観察では、性質が分かっている液と比べて、指示薬が使える状態かも確認します。
実験は決められた材料を使い、家庭の洗剤などを手当たり次第に混ぜません。味やにおいで正体を当てる必要もありません。色の読み方を整理したら、リトマス紙が変色しない場合や透明と無色の違いへ進み、見た目から分かることの限界を確かめてみてください。