付録5 イオンの検出反応
◆炎色反応
炎色反応は，化合物中の金属元素を検出するための簡便な方法である。アルカリ
金属やアルカリ土類金属，鋼などが炎色反応を示す。通常，試料には塩化物水溶液
を用い，白金線の先につけて無色炎に入れる。水溶液につけたろ紙を炎に入れても，
炎色反応を行うことができる。炎色は，コバルトガラスを通すと，元素により固有
の色に変わり，元素の識別がより確かになる。特にNaが混合しているときは，コ
バルトガラスでNaの炎色が消え，識別しやすい。炎色反応は花火などに利用され，
古くから知られてきた。下に炎色反応の色を示す。
◆炎色反応
一般に，塩化物のような揮発性化合物中の金属原子が，加熱で励起されて発する
輝線スペクトルのうちで，ある波長の光が特に強いために生じる発色現象。定性分
析の補助法として重要である。普通，白金線の先端に検体をつけて無色炎に入れて
観察するが，検体が水溶液の場合には，ろ紙片に十分浸して直接無色炎に入れても
十分観察できる。
花火の色は，炎色反応によるものである。花火の閃光は，マグネシウムまたは
アルミニウムの燃焼による。現代の花火は酸化剤として塩素酸カリウムのような
能率のよいものを用いているので，燃焼温度が高く，炎色反応も非常に鮮やかであ
るが，江戸時代の花火は酸化剤として硝石(硝酸カリウム)を用いており，燃焼温
度が低いため色はあまり鮮やかではなかったと想像される。
炎色反応のまとめ
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元素 |
炎色 |
コバルトガラスを |
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Li |
赤 |
赤紫 |
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Na |
黄 |
無色 |
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K |
赤紫 |
赤紫 |
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Ca |
橙赤 |
橙緑 |
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Sr |
深赤 |
紫 |
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Ba |
緑 |
青緑 |
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Cu |
青緑 |
淡青 |
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►銅イオンCu2＋の反応
塩基性にすると，青～青白色の水酸化物Cu(OH)2が沈殿する。このとき，長く
放置したり，熱すると黒色の酸化銅CuOを生じる。
Cu2＋＋2OH-→Cu(OH)2， Cu(OH)2→CuO＋H2O
また，アンモニア水を過剰に加えたときは，Cu(OH)2が溶けて深青色溶液となる。
これはアンミン錯イオンが生じるためである。
Cu(OH)2＋4NH3→[Cu(NH3)4]2＋＋2OH-
硫化水素水H2Sを加えると，黒色のCuSを沈殿する。CuSは酸に溶けないが，
熱希硝酸やKCN水溶液には溶ける。
2CuS＋9CN-→2[Cu(CN)4]3-＋CNS-＋S2-
Cu2＋水溶液にKCN水溶液を加えると，黄色のCu(CN)2が沈殿するが，これは
直ちに(CN)2ガスを失って白色のCuCNの沈殿になる。このCuCNは，過剰の
KCNと錯イオンをつくって無色の溶液となる。
Cu2＋＋2CN-→ Cu(CN)2 2Cu(CN)2→2CuCN＋(CN)2
CuCN＋3CN-→[Cu(CN)4]3-
中性のCu2＋溶液は，K4[Fe(CN)6]溶液を加えると赤褐色沈殿となる。
2Cu2＋＋[Fe(CN)6]4-→ Cu2[Fe(CN)6]
►銀イオンAg＋の反応
硝酸銀水溶液中のAg＋は，次のように反応する。塩基には，Ag2Oとなって沈殿
する。この沈殿は，アンモニア水に溶ける。
2Ag＋＋20H-→Ag2O＋H2O
Ag2O＋4NH3＋H2O→2[Ag(NH3)2]＋＋20H-
ハロゲン化物イオンとの反応は，前項目の解説のようになる。
硫化水素には，Ag2Sとなって沈殿する。Ag2Sは，KCN溶液に溶ける。
2Ag＋＋S2-→ Ag2S
Ag2S＋4KCN→2[Ag(CN)2]-＋4K＋＋S2-
KCN溶液には，白色のAgCNとなって沈殿するが，過剰のKCN溶液には溶ける。
Ag＋＋CN-→AgCN AgCN＋CN-→[Ag(CN)2]-
K2CrO4またはK2Cr2O7水溶液には，Ag2CrO4となって沈殿する。この沈殿も，
KCN溶液やNH3水に溶ける。
2Ag＋＋CrO42-→ Ag2CrO4
4Ag＋＋Cr2O72-＋H2O→2Ag2CrO4＋2H＋
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金属の反応性一覧 温度については，カッコ内に示したが，単位℃は省いた。 |
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元素名(記号) |
気体に対する反応性 |
液体に対する反応性 |
特性 |
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亜鉛Zn |
湿気；灰白被膜。空気(高温)；燃焼，ZnOハロゲン(湿)；ZnX2
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無機酸，酢酸，強塩基aq；溶，H2＋Zn2＋ |
電解金属99.999％，めっき，電池，合金 |
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アルミニウムAl |
空気；(室温)酸化被膜，(高温)燃焼。ハロゲン(高温)；燃焼 |
水(高温)；H2無機酸(除濃HNO3)；H2塩基aq；[Al(OH)4]-＋H2 |
展延性，電気伝導性，軽合金 |
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アンチモンSb |
空気；(乾)光沢失う，(加熱)Sb203。ハロゲン；SbX3 |
王水，濃硝酸，熱濃硫酸；溶 |
有毒 |
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カドミウムCd |
空気；(室温)表面酸化，(高温)CdOハロゲン(高温)；CdX2 |
希硝酸，熱硫酸，HCl；溶。強塩基aq；不溶 |
有毒 |
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カリウムK |
空気；(室温)酸化,(高温)KO2 H2(高温)；KH，ハロゲン；KX |
水；発火，H2エタノール；エトキシド＋H2 |
炎色；赤紫 |
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カルシウムCa |
空気；(室温)表面酸化，(高温)CaO H2(高温)；CaH2。ハロゲン；CaX2 |
水；溶，H2酸；激しく反応，H2エタノール；エトキシド＋H2 |
炎色；橙 |
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金Au |
Cl2，Br2(高温)；AuX3 |
王水；[AuCl4]- KCN水(02存在)；溶 |
展延性金属中最大 |
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銀Ag |
03；Ag202 |
硝酸，熱硫酸；溶 |
熱，電気伝導性金属中最大。ハロゲン化物；写真 |
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クロムCr |
N2(高温)；窒化物。ハロゲン(高温)；CrX3 |
HCl，希硫酸；溶，H2濃硝酸，王水；不動態 |
Ⅵ価化合物有毒，耐食性(めっき) |
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ゲルマニウムGe |
空気；(高温)GeO2 Cl2；GeCl4。
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熱硫酸，硝酸；溶，Ge(Ⅳ)強塩基aq；徐々に溶，[Ge(OH)6]2- |
半導体 |
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コバルトCo | |||