よう素と遊ぼう　−昆布からよう素を取り出そう−

　よう素は黒紫色の金属光沢を持った固体で，容易に昇華して紫色の気体となる数少ない
有色の元素の一つです。天然には遊離して存在せず，海草や海棲動物中では，有機化合物と
結びついて存在しています。日本では，よう素の工業的生産方法として，よう化物を多く含む
戯水(かんすい)から，塩素による酸化やイオン交換法を利用しています。原材料としては，
数少ない輸出品として，重要な役割を果たしてきました。よう素は，また人体にとっても
微量ではあるが必須の元素で，人体中のよう素の約5分の3が甲状腺に集まっており，甲状腺の
活動にはなくてはならないものです。チェルノブイリ原子力発電所の爆発の際には，悪性腫瘍
などの原因となる，よう素の放射性同位体が体内に入らないよう，前もってよう素を摂取しよう
としたことが話題になったこともありました。今回は，このよう素の持っているいろんな性質に
ついて実験すると共に，実際に昆布の中からよう素の結晶を取り出してもらいます。ここに
示した方法は，かなり古くから，日本でよう素を得る時に用いた方法を少しばかり改良した
ものです。

実験

○よう素は液体にならずにすぐに気体になる。(昇華)
　ごく小さいよう素の結晶一かけらを試験管に入れ，脱脂綿で軽く栓をし，
熱湯に浸けてみる。

○よう素は溶かす溶媒により色が異なる。
　よう素をベンゼン，ヘキサン，エチルアルコール(エタノール)に溶かして，
色の変化を見てみる。

○よう素は澱粉さがしの名人。(よう素澱粉反応)
　よう素の結晶を水にいれる。溶けないが，そこへよう化カリウムの結晶を
入れると溶けてゆく。¹⁾ 可溶性でんぷんの水溶液に，上で作ったよう素溶液を
極く少量加えるときれいな紫色になる。この溶液をバーナーで加熱すると，この紫色は
退色する。この退色した溶液を冷やすと再び紫色が発色する。²⁾
　この紫もでんぷんの種類により赤色から青色まで変化する。³⁾

○昆布の中にはよう素がいっぱい。(昆布からよう素の結晶を取り出そう。)
　昆布約25gを2 cm角に切り，磁製カセロールに入れ上からアルミホイルで軽く蓋をして，
ガスバーナーの強い火で約10分間蒸し焼きにする。^*1　その後，さらに直接ガス
バーナーの火を当て，煙の出なくなるまで焼き完全に灰とする。少し冷やした，得られた
灰に熱湯100mLを加え，よくかき混ぜながら加熱する。この混合物を熱いうちにブフナー
濾斗(ヌッチェ)，と吸引ビンを用いて吸引ろ過する。^*2
沈殿は約20mLの熱湯で洗浄する。
濾液を200mLなす形フラスコに移し，エバポレータを用いて減圧乾固する。^*3
　固体の残ったフラスコををよく冷やし，希硫酸2 mLを加えて酸性とする。さらに過酷化
水素水2 mLを加え，⁴⁾ すぐに前以て水を入れた細い試験管を図のようにコルク栓で
取付ける。^*4 この試験管をバーナーの火で穏やかに加熱する。しばらくすると，
試験管の中で紫色の気体が発生し，この気体が水の入った試験管(冷却管)で冷やされ，試験管の
周りに黒紫色のよう素の結晶が析出する。^5）ルーべで観察するときれいな結晶であることが
よく分かる。

1. I₂ + KI → KI₃ の化学反応により，水に溶け易い形となる。
2. でんぷんはブドウ糖(グルコース)が長くつながった高分子化合物であるが，直線ではなく
   左巻きのコイルのようになっており，所々枝分かれしている。このらせんの中によう素
   分子が入り込み，紫色を呈する。しかしこのような状態はけっしてグルコース同志を
   結びつけたり，原子と原子を結び付けている化学結合ほど強い力でないので，少しの
   エネルギーを与えると(加熱することにより)，よう素とでんぷんがばらばらになる。
   そのため紫色は消える。しかし，冷やすと再び元のようにでんぷんのら旋の中によう素
   分子が入り込み発色する。このように，ある種の分子や原子，あるいはイオンを取り込む
   ことの出来る化合物をホスト(Host)，またよう素のように，ホスト分子の中へ入ってゆく
   ものをゲスト(Guest)とよぶ。

   
   　　

3. でんぷんの種類により，構成成分であるグルコースのつながり方が異なるため，
   よう素とでんぷんとの相互作用も少しずつ異なり，色にも変化があらわれる。
4. よう化物イオン(I⁻)をよう素(I₂)に酸化する。
5. 固体から気体，気体から固体に，液体を通らず直接変化することを昇華と言う。