ルミノール反応と周期的気体発生

【準備】

（試薬）
１．水酸化ナトリウムNaOH0.8g
２．ルミノール（３−アミノフタルヒドラジドC₈H₇N₃O₂）0.005g
３．炭酸カリウムK₂CO₃25.0g
４．ピロガロール（１、２、３−トリヒドロキシベンゼンC₆H₆O₃）1.0g
５．４０％ホルムアルデヒドHCHO10mL
６．３０％過酸化水素水H₂O₂

（器具）
１．１００mLメスシリンダー
２．２５０mLビーカー
３．１Lビーカー
４．マグネティックスタラー
５．２Lビーカー

【実験手順】

１．２５０mLビーカーに純水４０mLを入れる。
２．水酸化ナトリウム0.8gを加えて溶かす。
３．ルミノール0.005g、炭酸カリウム25g、ピロガロール1gを加えて溶かす。
４．４０％ホルムアルデヒド１０mLを加える。
５．溶液を１Lビーカーに入れ、このビーカーを２Lビーカーの中に置く。
６．部屋を暗くし、１Lビーカーに３０％過酸化水素を３０mL加える。

【実験結果】

１．実験手順６を行うと、溶液は泡立ちながら４秒間オレンジ色に輝き、気体が激しく発生した。その後１６秒間青色の発光を示した（図１）。青色発光しているときは気体の発生が周期的であった。
２．青色発光が終わったあとも気体の発生は続いたが、その発生は周期的で平均周期は6.0秒であった（図２）。
３．周期的な気体発生は１５０秒間続いたが、徐々に発生量は減少していった。発生回数は２４であった。
４．反応終了後の溶液は黄色で、ビーカーの外側に手を触れると非常に熱かった。

図１
図２

【考察】

１．赤色の発光は、アルカリ性過酸化水素水によってピロガロールとホルムアルデヒドが酸化され、そのとき生成した一重分子状酸素によると思われる。
２．実験結果１に見られるように、青色発光が遅れて起きた理由は、ピロガロールの酸化によって発生した熱がルミノール反応を引き起こしたことにあると考えられる。
３．この実験系で発生する気体としては、二酸化炭素、水素、酸素が考えられるが、実験結果３の気体が何であるかは分からない。
　また、気体発生がなぜ周期的になるかの検討は今後の課題である。