塩化コバルト（Ⅱ）溶液を用いた簡易温度計

塩化コバルト(Ⅱ)溶液を用いた簡易温度計

１　目的

・ 塩化コバルト（Ⅱ）の結晶水の有無による色の変化を確認する。
・ 塩化コバルト（Ⅱ）のエタノール－水混合溶媒中における平衡移動を利用して簡易温度計を製作し、「平衡」をより身近なものとしてとらえさせる。

２　準備

[器具] 試験管　500mlビーカー　駒込ピペット　温度計　試験管立て　ゴム栓　ラベル
[薬品] 塩化コバルト（Ⅱ）　エタノール溶液　蒸留水　氷　湯

３　方法

(1) 塩化コバルト（Ⅱ）をエタノールに溶かし、２％溶液を調整する。（濃い青色になる）〈写真１〉
(2) ５個の500mlビーカーに水を入れて、15℃、20℃、25℃、30℃、35℃になるように、氷と湯で調整する。〈写真2〉

〈写真１〉 〈写真２〉

(3) ５本の試験管を用意し、(1)で調整した塩化コバルト（Ⅱ）溶液をそれぞれ３分の１ほど入れる。
調節する温度（15℃、20℃、25℃、30℃、35℃）を書いたラベルをはる。
(4) ５本の試験管を(2)で調整した各ビーカーに入れて、試験管内の液温とビーカーの水温が同じになるまで放置する。〈写真3〉
（ビーカーの水温を一定に保つよう、氷と湯で微調整をする）

〈写真３〉

(5) 試験管内の溶液がビーカーの水温になじんだら、駒込ピペットを用いて少量ずつ蒸留水を加える。
溶液の色が紫になったところで蒸留水を入れるのを止め、試験管にゴム栓をする。（エタノールの蒸発を防ぐ）
それぞれの温度で同様に行い、すべての試験管が同じような色になるよう調整する。〈写真4、5〉
（溶液の調整中、適宜ビーカーの水温を微調整する）

〈写真４〉 〈写真５〉

(6) すべての溶液について、調整が終わったら、試験管をビーカーから出して、温度順に試験管立てに並べて放置する。<写真6>

〈写真６〉

４　結果・考察

周囲の気温により、赤紫になるものと濃い青色になるものができる。現在の気温が、色の変わり目により判断できる。（下の<写真７>の場合、２７℃）

〈写真７〉

５　留意点

(1) 温度調整用のビーカーは水温を±１℃程度の範囲で微調整をする。1000mlビーカーがあれば、その方が温度があまり変化せず好都合である。
(2) 試験管に入れる塩化コバルト（Ⅱ）溶液の量に注意する。多すぎると、滴下した水が底に沈んであまり混ざらなくなる。
(3) 駒込ピペットで加える水の量は微妙なので、注意深く調整する。入れすぎると、溶液の色が青色に戻らなくなる。
(4) デジタル温度計があれば、温度変化が分かりやすく調整がしやすくなる。
(5) 温度範囲を15℃～35℃とした例を紹介したが、気候により範囲を変えるとよい。

６　参考

塩化コバルト（Ⅱ）二水和物の色は赤色、無水物の色は青色で次の平衡で示される。

CoCl42-　＋　６H2O　⇔　[Co(H2O)6]2+ ＋　４Cl-　＋　Q　kJ　（Q＞０）

（青）　　　　　　　　　（赤）

・ エタノール溶液中では、無水物であるため青色となるが、水を加えることにより、平衡が右に移動し、赤色の二水和物を生じて溶液は紫色になる。
・ この反応は、右向きが発熱反応であるため、温度が高くなると平衡が左に進み、低くなると右に進む。
・ この簡易温度計では、調整した温度より温度が高くなると溶液は青色になり、低くなると赤紫色になる。

７　参考文献

日本化学会　「実験による化学への招待」　　　（丸善　１９８７）