高校 · 10分
定性分析：金属カチオンの炎色
塩化物塩を炎に噴霧すると、各カチオンが固有の色を発し、Li⁺、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺、Cu²⁺ の色の一覧が定性試験になる。
目的
7 つのカチオンの色表を作り、未知塩を同定する。ナトリウムの色のマスキング効果を認識する。
器具と試薬
ブンゼンバーナー、清浄な白金またはニクロム線、濃 HCl、Li⁺、Na⁺、K⁺、Ca²⁺、Sr²⁺、Ba²⁺、Cu²⁺ の塩化物、コバルトガラス。
手順
- 金属セレクターで 7 種類の塩を順に選び、それぞれの炎色を記録する。
- まず Li⁺（深紅）、Na⁺（強い黄）、K⁺（薄紫）を識別する。最も特徴的な色。
- Ca²⁺（煉瓦色）と Sr²⁺（カーマイン）の赤、Ba²⁺ と Cu²⁺ の緑を比較する。
- ナトリウム不純物がカリウムの薄紫を隠す理由と、コバルト青ガラスがそれを見せる仕組みを説明する。
観察すること
- 各金属が固有の再現性ある色を与える。ナトリウムの黄は 589 nm の線が極めて強いため、どんな混合物でも支配的になる。
- 塩がなくなると色は消える。試料を増やすと色は長持ちするが色自体は変わらない。
解説
熱で外側の電子が高い軌道に励起され、戻るときに決まった波長の光を放つ。Na⁺ 589 nm、Sr²⁺ ≈ 606/640 nm、Cu²⁺ ≈ 510 nm。炎は粗い発光分光器で、実際の原子発光（AES/ICP）は同じ線を定量分解する。
実験の歴史
ロベルト・ブンゼンとグスタフ・キルヒホフは 1859 年に炎色を分光学に変え、2 年以内に新しいスペクトル線からセシウムとルビジウムを発見した。単離より先に光で発見された最初の元素。
ゆかりの化学者
バーチャル実験は直感をつかむための簡略化したモデルです。実際の実験や安全教育の代わりにはなりません。指導者なしに自宅で再現しないでください。