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

「実験テーマ」

液体がみるみる固まる

ケイ酸ナトリウム水溶液に塩酸を加えるとゲル化して固まる

「学習項目」

@  酸と塩基 Aゲル

「画 像」酸を少ずつ加えていく。ゲル化しはじめたところで崩れやすくなるので、薬さじを使わずに、振り混ぜるだけが良い。ゲル化して固まる:固まり始めてから、完全に固化するまで少し時間を要する。逆さにしても落ちてこない

<動画1> 酸を加えいていくと見事に固まる!


<動画1>

「準備物」

200mL〕ビーカー ケイ酸ナトリウム Na2SiO3 12g〕 薬さじ フェノールフタレイン指示薬 2.0mol/L〕塩酸100mL〕 ピペット

「操作手順」
WEB非公開

「注意事項」

1.  水ガラスは強塩基性なので皮膚に付けないように注意する。

2.  固形物を流しに廃棄すると、配管がつまることがある。掻き出して自然乾燥後、固形廃棄物に。

3.  ビーカーは入念に洗浄する。

「解 説」

1.  水溶液が劇的に固まる

ケイ酸ナトリウム水溶液に塩酸を加えていくと、ゲル状の固形物質となる。振り混ぜていた液体が劇的に固化するので、マジック的な要素もある。ケイ酸ナトリウム Na2SiO3 は、弱酸のケイ酸 H2SiO3 と水酸化ナトリウムNaOH との塩であり、強酸の塩酸により、弱酸の遊離が起こってケイ酸が沈殿してくる。

  

    Na2SiO3  +  2HCl →  2NaCl  +  H2SiO3

                       (ケイ酸:ゲル状)

 

このケイ酸は、二酸化ケイ素と水とが結合した白色無定形のゲル状物体である。凝固したものを加熱乾燥させると、二酸化ケイ素のキセロゲルとなり、これがいわゆるシリカゲルと呼ばれるものである。シリカゲルは、多孔質で表面積が大きいため、乾燥剤や触媒として利用されている。一般には、水分の指示薬として塩化コバルト(U)を添加して、青から薄桃色に呈する変化が知られている。

 

2.  粘性が高いので水ガラス

ケイ酸ナトリウムは、水飴状で大きな粘性を持ち、接着剤、耐火塗料、粘度調整用の添加剤等に使用される。水ガラスという名称は、このケイ酸ナトリウムの濃い水溶液の一般呼称で、通常はメタケイ酸のナトリウム塩を指すが、組成の異なる種類が存在する。水に可溶で、水溶液は加水分解されて塩基性を示す。水ガラスに金属塩を加えるとそのケイ酸塩が生成し、水溶液中に柱が立つようにして成長していく。この現象は、理科の実験でも題材となり、ケミカルガーデンとして広く知られてもいる。

 

「参考・引用」

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編集:山田暢司