化学平衡時における比色測定
                                               北海道立理科教育センター
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　化学研究室長　　　八　島　弘　典
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　化学研究室研究員　前　田　昭　彦
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　物理研究室研究員　大久保　政　俊

　簡易光電比色計（光源に発光ダイオードを用いたもの）をａｄコンバータに接続して，二酸化窒素（褐色）と四酸化二
窒素（無色）の混合気体における化学平衡の移動にともなう二酸化窒素の濃度の時間的変化を，コンピュータ画面に取り
込んで表示しながら実験する方法を検討した。

Ⅰ　はじめに
  平衡状態にある二酸化窒素と四酸化二窒素の混合気体に圧力を加えた瞬間，二酸化窒素が圧縮されて混合気体の色は
いったん濃くなるが，新しい平衡状態に達するにつれて薄くなる。しかし，この変化を初めて観察する生徒にとって，
化学平衡の移動にともなう色の濃さの変化を捉えることは決して容易なことではない。
　そこで，簡易光電比色計をａｄコンバータに接続することにより，二酸化窒素（褐色）の濃度の時間変化をコンピュ
ータの画面に取り込んでグラフ化し、視覚的に理解できる計測方法について紹介する。
                                                                                
Ⅱ　外部からの圧力の変化によるno2-n2o4の平衡の移動                
　１．準備
　　濃硝酸，銅片，試験管，ゴム栓，プラスチック製シリンジ（30cm3），
　ガラス製シリンジ（50cm3），ゴム管，ピンチコック，スタンド，
  計測ソフト註(１)，コンピュータ，ａｄコンバータ註(２)，簡易光電
  比色計註(３)


                      
                                           図１　簡易光電比色計
   



                                                                     
 ２．計測装置・計測方法
　(1) プリンターケーブルでａｄコンバータとコンピュータを接続する。 
　(2) ｉｃクリップを用いて，簡易光電比色計の出力をａｄコンバータ
　　の入力に接続して起動させ，計測する。
                          　               








                                          
                                                 図２  計測装置




３．方法                                                                        
　(1) 図３のように，試験管に濃硝酸1cm3をとり，その中に銅片を入れ，褐色の気体が発生してき 
　　たら，ゴム栓つきのガラス製シリンジをセットする。 
　(2) シリンジの中筒が自然に上昇して25～30 cm3になったら，ピンチコックでゴム管を閉じ，ス
　　タンドからシリンジを取りはずす。気体の発生に用いた試験管は，水を加えて反応を気体の発
　　生をとめる。                                                                    
　(3) 方法(2)のガラス製シリンジをプラスチック製シリンジにつないで気体を移し，図４のよう
　　にゴム栓をつける。                                 　
　(4) 方法(3)のプラスチック製シリンジを白い紙の上に置き，ピストンを押して気体を急に圧縮
　　し，その瞬間に気体の色の濃さがどう変わるか，また，しばらく時間をおくとどうなるかを観
    察する。次に，ピストンを引き上げて気体を膨張させたときの様子も，同様に観察する。
　(5) ピストンから手を離し，元の体積に戻してから，光電比色計の中にシリンジを入れ，気体を
　　圧縮したり，膨張させたときの色の変化をコンピュータでグラフ化しながら，平衡移動の様子
　　を観察する。（図５）
  ※　本実験では，吸光センサーを直接シリンジの側面に張り付け，自然光を利用して測定する            


                                                                                                         図３ 二酸化窒素捕集装置
    
             

                                                         図４ 二酸化窒素の移動
図５化学平衡の移動の計測