黄色は、一つの性質だけを表していない
ウコンに含まれる色素は、酸性や中性の条件では黄色系、アルカリ性では赤みを帯びた色を示します。これを利用して水溶液の性質を調べられますが、黄色になったら中性、という判定はできません。酸性でも黄色になりうるからです。中学入試の指示薬問題で大切なのは、色から候補を一つに決めることより、色によって除ける候補と残る候補を整理することです。
リトマス紙の赤と青だけを覚えたまま新しい指示薬を見ると、黄色の意味を自分の知識で補ってしまいがちです。問題文に新しい色の表があれば、その表に従います。指示薬ごとに色の変わる範囲は違います。本稿では黄色系と赤色系という大まかな区分で考え、細かな色調から正確なpHを決める問題にはしません。
結果を集合として残す
候補が酸性、中性、アルカリ性の三つなら、黄色という結果から残るのは酸性と中性です。ここへ別の検査を足して、候補をさらに絞ります。たとえば青色リトマス紙を赤くするなら酸性の判断につながります。黄色という結果が無意味なのではなく、アルカリ性の候補を外す役割を果たしていると考えます。
赤色系から黄色系に戻った場合も、「中和して中性になった」と即断しません。酸を加え続けて酸性になった場合にも黄色系が現れうるからです。指示薬の色が戻ることと、中性点にぴったり達することは別です。滴下量を扱う計算では、色の表に加えて、中和に必要な量や別の判定法があるかを確認します。
試料の色と指示薬の色を混ぜない
もともと濃い色のついた飲み物に黄色の指示薬を加えると、見える色は試料の色にも影響されます。色が暗くなったことだけで、アルカリ性になったとは言えません。同じ指示薬量、同じ試料量、同じ容器、同じ背景で比べると、余計な見え方の差を減らせます。濃さの異なる指示薬を使った二つの結果も、そのまま比較するのは適切ではありません。
また「何も加えない水」と「指示薬を加えた水」を対照にすると、指示薬自体がつける色を確認できます。見慣れない実験でも、材料を一つずつ除いた対照が何を確かめるためなのかを説明できるようにします。味見で水溶液を調べたり、家庭の洗剤を混ぜたりする必要はありません。性質が示された資料を使って、結果の組合せを読みます。
例題1｜同じ黄色から候補を絞る
無色の水溶液A、B、Cがあり、酸性、中性、アルカリ性が一つずつです。ウコン指示薬ではAとBが黄色系、Cが赤色系になりました。青色リトマス紙を使うとAだけが赤くなりました。三つの性質を答えます。
答え・解説：Aは酸性、Bは中性、Cはアルカリ性です。最初の検査でCが決まり、AとBには酸性と中性が残ります。二つ目の検査によってAが酸性と分かるため、残ったBが中性です。Bを中性と判断できるのは、三つの性質が一つずつという条件もあるからです。黄色になったという一つの結果だけで中性と決めたのではありません。
例題2｜色が戻った後に分かること
アルカリ性の液へ酸性の液を少しずつ加えたところ、ウコン指示薬が赤色系から黄色系へ変わりました。この時点で必ず中性と言えますか。選択肢は、ア必ず中性、イ酸性か中性の可能性が残る、ウ必ずアルカリ性、です。本問では色の区分を冒頭の表のとおりとします。
答え・解説：イです。黄色系には酸性と中性の両方が対応します。中和に必要な量を超えて酸を加えた可能性も残るため、中性と断定できません。中性かどうかをさらに調べるには、その範囲を区別できる別の資料や測定が必要です。実際の指示薬は連続的に色調が変化するため、本問の単純な区分は、推論の練習用に定めた条件です。
「分からない」を正確に書けるようにする
理科の考察では、資料が足りないときに一つへ決めないことも正しい判断です。ただ「分からない」とするのではなく、「酸性と中性が同じ色なので、この検査だけでは両者を区別できない」と理由を書きます。この形なら、どこまで読めたかが伝わります。新しい指示薬の名称を覚えるだけで終わらせず、一つの結果に複数の原因が対応することを意識すると、気体の確認や生物の分類など、別分野の資料問題にも考え方がつながります。
色の戻り方を時系列で記録する
赤色系になった紙へ別の液を付け、黄色系に戻る資料を読んでみます。ここで、色素が紙から全部流れ落ちたのか、紙に残った色素の色が変わったのかを分ける必要があります。黄色が再び見えることや、同じ場所で別の処理により赤みが現れることは、単に全ての色素がなくなったという説明と合いません。色が消えるという日常語を、色調の変化と色素量の減少に分けます。
ウコンの紙を初めから黄色にしておき、液を付けた場所だけが赤くなる記録なら、液が触れた範囲も読み取れます。しかし広がった面積が大きいことと、アルカリの強さが大きいことは同じではありません。紙へのしみ込み方、液滴の体積、紙の吸水性でも広がりは変わります。しみの直径だけから液性の程度を数値で決めるには、別の校正が必要です。
同じ試料で検査を繰り返す場合、先に加えた指示薬や別の検査液が次の結果へ影響することがあります。比較用に試料を分ける図が示されていたら、その操作は重要です。色の表を覚えるだけでなく、どの容器へ何を入れたかを追うと、指示薬を題材にした複数段階の問題にも対応できます。
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