オオカナダモの光合成でBTB溶液が青色になる理由とは？息を吹き込む意味も解説

中学校理科で行われるオオカナダモを使った光合成の実験では、BTB溶液の色の変化を利用して二酸化炭素の増減を調べます。実験では、息を吹き込んで緑色にしたBTB溶液が、光合成によって青色へ変化することがあります。

なぜ植物が入った試験管だけ色が変化するのか、また最初にBTB溶液へ息を吹き込む理由は何なのかを理解すると、光合成の仕組みがより分かりやすくなります。

この記事では、オオカナダモとBTB溶液を使った実験の原理について、中学理科の内容に合わせて詳しく解説します。

BTB溶液は二酸化炭素の量によって色が変化する

BTB溶液は、液体の性質が酸性か中性かアルカリ性かによって色が変わる指示薬です。二酸化炭素が水に溶けると、水は酸性に近づくためBTB溶液の色も変化します。

二酸化炭素が多い状態ではBTB溶液は黄色になります。反対に、二酸化炭素が少なくなると青色になります。その中間の状態では緑色になります。

つまり、BTB溶液の色を見ることで、その水の中に二酸化炭素がどれくらい存在しているかを調べることができます。

実験の最初にBTB溶液へ息を吹き込むのは、二酸化炭素を加えて色を変化させるためです。人間の吐く息には二酸化炭素が多く含まれているため、息を吹き込むことで水中の二酸化炭素量が増えます。

二酸化炭素が増えると、BTB溶液は酸性側へ変化します。しかし、適量の息を吹き込むことで中性付近になり、BTB溶液は緑色になります。

最初から二酸化炭素が少ない状態では、オオカナダモが光合成をしても変化が分かりにくくなります。そのため、あらかじめ二酸化炭素を含ませて変化を観察しやすくしています。

オオカナダモは、光が当たると光合成を行います。光合成では、二酸化炭素と水を材料にして、デンプンなどの養分と酸素を作ります。

このとき、オオカナダモは水中に溶けている二酸化炭素を吸収します。その結果、水中の二酸化炭素の量が減り、BTB溶液は酸性から中性、さらにアルカリ性側へ変化します。

二酸化炭素が十分に減ると、BTB溶液は青色になります。つまり、青色になったことは「オオカナダモが光合成によって二酸化炭素を使った」という証拠になります。

この実験では、比較のために試験管をアルミニウムはくで包みます。これは光を遮断して、オオカナダモが光合成できないようにするためです。

光が当たらない試験管では、オオカナダモは光合成を行えません。そのため、水中の二酸化炭素は減らず、BTB溶液の色は大きく変化しません。

例えば、日光に当てた試験管では二酸化炭素が減って青色になりますが、アルミニウムはくで覆った試験管では緑色のままになることがあります。この違いによって、光が光合成に必要であることを確かめられます。

オオカナダモを使った実験で確認したいことは、植物が光の力を利用して二酸化炭素を取り入れているという点です。

植物は人間のように口から息を吸うわけではありませんが、葉の表面にある小さな穴から二酸化炭素を取り込み、光合成に利用しています。

身近な水草であるオオカナダモを観察することで、植物が地球の二酸化炭素量や酸素の循環に関わっていることを理解できます。

オオカナダモの光合成によってBTB溶液が青色になるのは、光合成によって水中の二酸化炭素が使われ、量が減るためです。

また、最初にBTB溶液へ息を吹き込むのは、二酸化炭素を加えて緑色の状態を作り、光合成による変化を観察しやすくするためです。

この実験では、BTB溶液の色の変化を見ることで、植物が光を利用して二酸化炭素を取り入れていることを確認できます。色の変化の意味を理解すると、光合成の仕組みをより深く理解できるようになります。