1%塩酸と水酸化ナトリウムでBTB溶液が黄色になる理由

化学実験でよく使用されるBTB溶液（ブロモチモールブルー）は、pH指示薬として機能します。この指示薬は、液体のpHに応じて色が変わる特徴を持っています。質問にあるように、1%の塩酸と水酸化ナトリウムを使ってBTB溶液が黄色に変わるのは、酸と塩基の反応に関係しています。この記事では、なぜこの反応が起きるのか、その背後にある化学的な原理について解説します。

BTB溶液の役割とpHによる色の変化

BTB溶液は、pHが酸性からアルカリ性へと変化する際に色を変える特徴があります。酸性の環境では黄色、アルカリ性では青色を示し、中性では緑色を呈します。この色の変化は、BTBがpHに応じて異なる化学構造を持つためです。

そのため、BTB溶液が黄色に変わるということは、試料が酸性であることを示しています。

塩酸と水酸化ナトリウムの反応

1%塩酸は酸性の溶液であり、BTB溶液が黄色に変わるためには酸性条件が必要です。最初に塩酸が5滴加えられることで、溶液は酸性に傾きます。

次に、水酸化ナトリウム（NaOH）は強い塩基性を持ち、pHを上昇させる働きがあります。塩酸と水酸化ナトリウムが混合すると、酸と塩基が中和反応を起こし、水と塩が生成されます。この中和反応が進行すると、pHが高くなり、BTB溶液は本来の青色に近づくと予想されますが、1%の塩酸がまだ存在するため、液体のpHは完全に中和されず、最終的には黄色が保持されるのです。

なぜ黄色になるのか

1%の水酸化ナトリウムを加えることでpHが中和に向かうものの、塩酸の酸性が強く残る場合、BTB溶液は依然として酸性の状態を保ち、黄色を示します。これは、加えた水酸化ナトリウムが完全に塩酸を中和しきれなかったためです。

結果として、溶液のpHが酸性に留まり、BTB溶液が黄色に変化することが観察されます。

実験における重要なポイント

この実験で重要なのは、酸性とアルカリ性のバランスです。塩酸と水酸化ナトリウムを慎重に加えることで、予想通りのpH変化が起こり、BTB溶液の色変化が確認できます。BTB溶液の色変化は、液体のpHを視覚的に示すため、酸塩基反応の進行状況を確認するのに非常に便利です。

もし実験の結果が予想と異なる場合、塩酸や水酸化ナトリウムの滴下量や濃度を調整する必要があるかもしれません。

まとめ: BTB溶液の色変化の理解

BTB溶液が黄色に変化する理由は、溶液が酸性であるためです。塩酸と水酸化ナトリウムを加えた後、酸性が残ることでBTB溶液は黄色を示します。この反応は、pH指示薬の色変化を通じて酸塩基反応を観察する際の重要な実験的証拠となります。