名前：早川容子日時：2008年06月21日 10時45分59秒/td>

中学生対象に酸性，アルカリ性の水溶液についての実験を行いました．0.1M塩酸，食酢（そのまま），0.1Mアンモニア水溶液，0.1M水酸化ナトリウム水溶液，飽和食塩水，それぞれにマグネシウムリボンを反応させ，「酸性溶液は反応する」「アルカリ性，中性溶液は反応しない」ということを確認する目的で行いました．しかし，飽和食塩水とマグネシウムリボンの組み合わせで反応が起こり，気体が発生し，難溶性の白色物質が生成しました．BTB液の変化も飽和食塩水のみの時は緑色，マグネシウムリボンを加えてからは青色に変化をしました．このことから水酸化マグネシウムが生成しているとは思います．飽和食塩水中のどのイオンが，反応に深く関与しているのか，またどのようなしくみなのか教えていただけないでしょうか．

名前：芦田　実日時：2008年06月27日 00時45分00秒

早川容子　様

　必ずしも専門家ではありませんので，不正確な回答もあります．教育学部や学外の別館から公開しているホームページの質問箱とＱ＆Ａ集にも回答（一部）を載せたいと思います．

質問544　中学生対象に酸性，アルカリ性の水溶液についての実験を行いました．0.1M塩酸，食酢（そのまま），0.1Mアンモニア水溶液，0.1M水酸化ナトリウム水溶液，飽和食塩水，それぞれにマグネシウムリボンを入れ，「酸性溶液は反応する」「アルカリ性，中性溶液は反応しない」ということを確認する目的で行いました．しかし，飽和食塩水とマグネシウムリボンの組み合わせで反応が起こり，気体が発生し，難溶性の白色物質が生成しました．BTB液の変化も飽和食塩水のみの時は緑色，マグネシウムリボンを加えてからは青色に変化しました．このことから水酸化マグネシウムが生成しているとは思います．飽和食塩水中のどのイオンが，反応に深く関与しているのか，またどのようなしくみなのか教えていただけないでしょうか．

回答　反応メカニズムを詳しく調べた訳ではありませんので，想像で回答します．マグネシウム粉末（全て約0.03g）を純水，食塩水等に入れて，実際に調べてみました．マグネシウム粉末は表面積が大きいので，マグネシウムリボンよりも反応し易いかもしれません．純水の場合には気体がほとんど発生せず，液がほとんど白濁することもなく，pHもほとんど変化しませんでした．食塩水の場合には濃度が1%や2%の場合でも，マグネシウム粉末の表面からゆっくりと気体が発生し，液が少し白濁し，pHが約8になりました．また，濃度が大きくなると，溶解反応が少し活発になりました．その他に，塩化カリウム，硫酸ナトリウム，リン酸水素二ナトリウムの水溶液でも調べましたが，食塩水とほぼ同様にマグネシウムが溶解しました．以上の結果をまとめて，下の表に示します．

表　マグネシウム粉末の塩類水溶液への溶解反応
水溶液純水NaClNaClNaClNaClKClNa2SO4Na2HPO4
濃度, %　１．０２．０１３２６（飽和）３．８７．４２．６
気体ほとんどなし微量発生微量発生発生発生微量発生発生発生
白濁ほとんどなし微量白濁微量白濁白濁白濁微量白濁白濁白濁
ｐＨ約７約８約８約９約９約９約９約１０

　溶解メカニズムは次の様に想像します．まず，マグネシウム表面が水と反応して，水酸化マグネシウムが生じ，水素が発生すると思います．水酸化マグネシウムは純水にほとんど溶けないため，生じた水酸化マグネシウムが金属表面を覆い（保護膜，不動態膜？），純水中ではそれ以上に反応が進まないと思います．ところが，食塩水中には塩化物イオンがそれなりに多量に存在します．その塩化物イオンが，表面の水酸化マグネシウムを攻撃してイオン交換反応を起こし，塩化マグネシウムと水酸化物イオンを生じると想像します．塩化マグネシウムも水酸化物イオンも水に良く溶けますので，金属表面から離れます．すると，表面に露出したマグネシウムが水と再び反応し，水酸化マグネシウムと水素を生じます．この様な過程を繰り返してマグネシウムの溶解現象が起こると思います．一方，水中に溶け出した塩化マグネシウムはマグネシウムイオンと塩化物イオンに（一部？）電離します．生じたマグネシウムイオンは，水中で水酸化物イオンと再び出合って水酸化マグネシウムの白色沈殿（白濁）を生じると思います．要するに，最初に水中に存在する陰イオンが触媒的な働きをして，マグネシウムが溶解するのを助けていると想像します．この現象は，マグネシウム塩の溶解度が大きいほど起こり易く，逆に溶解度が小さいほど起こり難いと期待しました．リン酸マグネシウムは他のマグネシウム塩と比較して溶解度が小さいです．さらに，リン酸水素二ナトリウムが加水分解して最初から弱アルカリ性（約pH9）であることから，リン酸水素二ナトリウムの水溶液ではマグネシウムが溶解しないと期待しました．しかし，実験結果はその様にはなりませんでした．リン酸マグネシウムではなく，リン酸水素マグネシウムができたかもしれません．その他，類似した現象に関する参考として，下記のホームページもご覧下さい．

http://www.water.sannet.ne.jp/masasuma/alchemst/l96-18.htm
http://www.water.sannet.ne.jp/masasuma/alchemst/l96-20.htm
http://www.water.sannet.ne.jp/masasuma/alchemst/l96-21.htm
http://www.water.sannet.ne.jp/masasuma/alchemst/l96-22.htm
http://www.water.sannet.ne.jp/masasuma/alchemst/l96-23.htm

埼玉大学教育学部理科教育講座
芦田　実

名前：早川容子日時：2008年06月27日 09時14分34秒

芦田　実　様

ご丁寧な回答ありがとうございました．大変興味深い実験結果です．お手数をおかけしました．ありがとうございました．

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南山中学校高等学校女子部
早川容子
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