Identification of medicinal tablets using chemical tests 化 学 の 反 応 を 用 いた 薬 の 錠 剤 の 確 認 自 然 系 ( 理 科 ) コース 自 然 系 ( 理 科 ) コース 吉 田 幸 代 K. M. ナディラ Ⅰ はじめに 高 校 の 化 学 における 陽 イオンと 陰 イオンの 確 認 は 非 常 に 重 要 な 単 元 である この 知 識 は 日 常 の 活 動 の 広 い 範 囲 に 適 用 される しかし 生 徒 は 実 際 の 経 験 の 不 足 のため 日 常 の 活 動 に 適 用 す るけれども 混 乱 する 薬 の 錠 剤 は 異 なる 種 類 の 化 学 のイオンを 含 む 従 って この 授 業 は 高 校 の 化 学 を 学 ぶ 生 徒 のイオンの 確 認 について 理 論 的 な 知 識 だけでなく 実 用 的 な 知 識 の 改 善 に 使 うこ とができる この 授 業 はまた 健 康 の 教 育 ( 保 健 ) 総 合 学 習 の 教 材 薬 学 の 利 用 に 適 用 できる Ⅱ 指 導 計 画 1. 校 種 科 目 : 高 校 化 学 2. 授 業 時 間 :2 時 間 (100 分 ) 3. 主 題 : 化 学 の 反 応 を 用 いた 薬 の 錠 剤 の 確 認 4. 副 題 : (1) 金 属 イオンを 確 認 するための 特 別 な 反 応 (2) 指 示 薬 を 用 いて 酸 と 塩 基 を 確 認 する (3) 薬 の 錠 剤 を 確 認 する 5. 目 的 (1)イオンの 確 認 についての 実 用 的 な 知 識 を 向 上 する (2) 実 験 室 の 器 具 と 試 薬 の 適 切 な 取 り 扱 いについての 実 用 的 な 技 術 を 向 上 する (3) 鉄 (Ⅲ)イオン カルシウム(Ⅱ)イオン 亜 鉛 (Ⅱ)イオンと 弱 酸 を 確 認 する (4) 鉄 の 錠 剤 カルシウムの 錠 剤 亜 鉛 の 錠 剤 とビタミンの 錠 剤 を 確 認 する (5) 日 常 の 活 動 における 化 学 の 知 識 の 適 用 と 実 際 の 経 験 の 重 要 性 を 理 解 する (6) 適 切 な 時 間 内 に 課 題 を 終 える 能 力 を 養 う (7) 授 業 の 終 わりに 生 徒 自 身 が 判 定 する 6. 指 導 案 表 1に 第 1 時 間 目 の 指 導 案 を 表 す
1. 導 入 表 1. 第 1 時 間 目 の 指 導 案 教 師 の 活 動 生 徒 の 活 動 時 間 配 分 5 分 2. 生 徒 のイオンの 確 認 のための 既 習 の 知 識 を 確 かめる 授 業 を 思 い 起 こす 3. 金 属 イオン 酸 と 塩 基 とその 錠 剤 の 確 認 を 説 明 する イオンの 確 認 を 思 い 出 し 理 解 する 15 分 4. 錠 剤 の 入 ったラベルされていないボトルを 見 せる そして 未 知 の 中 身 とそれらの 化 学 的 性 質 を 説 明 する (ボトルには 鉄 カルシウム 亜 鉛 ビタミン C の 錠 剤 が 入 っている 鉄 の 錠 剤 は 鉄 (Ⅲ)のクエン 酸 塩 カルシウムの 錠 剤 はカルシウムの 炭 酸 塩 亜 鉛 の 錠 剤 はグ ルコン 酸 亜 鉛 ビタミン C はアスコルビン 酸 を 含 む ) 重 要 な 知 識 を 書 き 留 める 5. 与 えられた 上 記 のイオンを 確 認 する 為 に 使 用 する 試 薬 を 説 明 する 重 要 な 知 識 を 書 き 留 める 6. 実 験 に 成 功 するための 手 順 を 説 明 する 例 え ば A B C D とラベルしたボトルから 錠 剤 を 取 り 出 してビーカーに 移 し ボトルのラベ ルにしたがってビーカーにラベルする 水 に 完 全 に 溶 けないので 錠 剤 を 完 全 に 砕 くよう に 注 意 する ビーカーから 少 量 の 試 料 をラベ ルされた 試 験 管 に 入 れ 段 階 的 に 錠 剤 を 確 認 する 重 要 な 知 識 を 書 き 留 め 理 解 する 鉄 の 錠 剤 は 基 剤 としてビタミン C を 時 々 含 むので 金 属 イオンの 確 認 を 最 初 に 行 なうようにアドバ イスする 実 験 手 順 のフローチャートを 描 くことと 錠 剤 を 確 認 した 後 でボトルに 正 確 にラベルする ようにアドバイスする 第 2 時 間 目 の 指 導 案 を 表 2に 表 す
表 2. 第 1 時 間 目 の 指 導 案 教 師 の 活 動 生 徒 の 活 動 時 間 配 分 1. 生 徒 をグループに 分 け 助 言 し 誤 りを 正 すこ とによって 生 徒 の 活 動 を 監 督 する 2. 実 験 結 果 を 集 め 生 徒 を 評 価 する 反 応 の 原 理 を 説 明 する 教 えられた 知 識 にしたがって 実 験 を 行 い ボトルの 中 の 錠 剤 の 確 認 を 行 なう 35 分 3. 実 験 を 行 なう 為 の 正 確 な 手 順 と 日 常 の 活 動 へ の 応 用 の 重 要 性 を 説 明 する 教 師 と 話 し 合 う 5 分 7. 生 徒 への 課 題 と 実 験 方 法 (1) 問 題 A B C D の4つのボトルがある( 図 1) それぞれのボトルには 鉄 カルシウム 亜 鉛 ビタミン C の 錠 剤 が 入 っている これらのボトルにカバーをかけ( 図 2) それぞれ のボトルを A B C D とする( 図 3 ) 化 学 反 応 を 用 いて どのボトルにどの 錠 剤 が 入 っているかを 決 定 する 図 1 薬 の 錠 剤 の 入 ったボトル 図 2 カバーをしたボトル 図 3 それぞれのボトルを A B C D とする (2) 試 薬 薬 の 錠 剤 ( Nature Made 大 塚 製 薬 図 4 ) 鉄 Fe 2+ /Fe 3+ カルシウム クエン 酸 カルシウム 亜 鉛 グルコン 酸 亜 鉛 ビタミン C アスコルビン 酸 NaSCN チオシアン 酸 ナトリウム ( 図 5 左 から 2 番 目 ) BTB 液 ( 図 5 左 から 1 番 目 ) Methyl Orange メチルオレンジ ( 図 5 右 から 1 番 目 ) K3[Fe(CN)6] フェリシアン 化 カリウム( 図 5 右 から 2 番 目 )
図 4 薬 の 錠 剤 図 5 試 薬 (3) 器 具 試 験 管 試 験 管 立 て ガラス 棒 ビーカー ろ 紙 薬 さじ ピペット すり 棒 (4) 指 導 上 の 注 意 薬 品 を 使 用 する 際 の 注 意 を 生 徒 に 行 う 鉄 の 定 性 から 行 う ( 鉄 の 錠 剤 がビタミン C を 含 むため) (5) 実 験 操 作 と 結 果 以 下 に 実 際 に 行 なった 実 験 に 基 づいて 実 験 手 順 と 結 果 を 述 べる 1 試 料 の 調 製 A のボトルから 取 り 出 した 錠 剤 をすり 棒 で 砕 き ビーカーに 入 れる 約 40mL の 水 を 加 え ガラス 棒 でよくかき 混 ぜる これを 試 料 A とする B C D について 同 様 の 操 作 を 行 い 試 料 B 試 料 C 試 料 D を 調 製 する( 図 6 図 7) 図 6 薬 の 錠 剤 図 7 試 料 A B C D 2 チオシアン 酸 ナトリウムを 用 いたテスト Fe 3+ の 確 認 試 料 A B C D をそれぞれ 試 験 管 にとる( 図 8) 各 々にチオシアン 酸 ナトリウムを 加 え 振 ると 試 料 C のみ 赤 色 を 呈 した( 図 9) チオシアン 酸 ナトリウムは Fe 3+ と 反 応 して 赤 色 溶 液 を 生 じる Fe 3+ + SCN - FeSCN 2+ red
図 8 試 料 A B C D を 試 験 管 に 取 る 図 9 チオシアン 酸 ナトリウム との 反 応 よって 試 料 C は Fe 3+ を 含 み ボトル C には 鉄 の 錠 剤 が 入 っていると 確 認 できる 3 BTB(ブロモチモールブルー)を 用 いたテスト Ca 2+ の 確 認 試 料 A B D をそれぞれ 試 験 管 に 取 り BTB 液 を 加 えると 試 料 B のみ 青 変 した( 図 10) BTB 液 は ph6.2~7.8 で 黄 色 ~ 青 色 を 呈 するから 試 料 B は Ca を 含 み ボトル B にはカルシウムの 錠 剤 が 入 っていると 確 認 できる 図 10 試 料 A B D に BTB 液 を 加 える 4 フェリシアン 化 カリウムを 用 いたテスト Zn 2+ の 確 認 試 料 A D をそれぞれ 試 験 管 に 取 り フェリシアン 化 カリウム( K3 [Fe(CN)6] ) を 加 える( 図 11) 試 料 D は 黄 色 沈 殿 を 生 じた フェリシアン 化 カリウムは Zn 2+ と 反 応 して 黄 色 の 沈 殿 を 生 成 する 3Zn 2+ + 2Fe(CN) 3- Zn3 [Fe(CN)6]2 yellow よって 試 料 D は Zn を 含 み ボトル D には 亜 鉛 の 錠 剤 が 入 っている 図 11 試 料 A D と K3 [Fe(CN)6]の 反 応 5 メチルオレンジを 用 いたテスト ビタミン C の 確 認 試 料 A を 試 験 管 に 取 り メチルオレンジを 加 える( 図 12) 試 料 A がオレンジ 色 に 変 化 した メチルオレンジは ph3.1~4.4 で 赤 色 ~オレンジ 色 を 呈 する よって 試 料 A は Vc を 含 み ボトル A にはビタミン C の 錠 剤 が 入 っていると 確 認 できる 図 12 試 料 A にメチルオレンジを 加 える
(6) 結 論 以 上 の 結 果 から ボトル A B C D にはそれぞれ ボトル A - ビタミン C アスコルビン 酸 ボトル B - カルシウム クエン 酸 カルシウム ボトル C - 鉄 Fe 2+ /Fe 3+ ボトル D - 亜 鉛 Zn が 入 っていると 確 認 できる (7) 実 験 の 説 明 1 Fe 3+ の 確 認 チオシアン 酸 ナトリウムを 用 いたテスト チオシアン 酸 ナトリウムを 加 えると Fe 3+ と 反 応 して 溶 液 は 赤 色 を 呈 する Fe 3+ + SCN - FeSCN 2+ red この 反 応 により Fe 3+ を 含 む 試 料 を 確 認 でき 鉄 の 錠 剤 の 入 ったボトルを 決 定 できる 2 Ca 2+ の 確 認 BTB(ブロモチモールブルー)を 用 いたテスト BTB 液 (ph6.2~7.8 で 黄 色 ~ 青 色 )を 加 えると Ca 2+ を 含 む 試 料 のみ 溶 液 が 青 変 す る この 反 応 によって Ca 2+ を 含 む 試 料 を 確 認 でき カルシウムの 錠 剤 の 入 ったボトルを 決 定 できる 3Zn 2+ の 確 認 フェリシアン 化 カリウムを 用 いたテスト フェリシアン 化 カリウムは Zn 2+ と 反 応 して 黄 色 の 沈 殿 を 生 成 する 3Zn 2+ + 2Fe(CN) 3- Zn3 [Fe(CN)6]2 yellow この 反 応 によって Zn 2+ を 含 む 試 料 を 確 認 でき 亜 鉛 の 錠 剤 の 入 ったボトルを 決 定 で きる 4 ビタミン C の 確 認 メチルオレンジを 用 いたテスト メチルオレンジは ph3.1~4.4 で 赤 色 ~オレンジ 色 を 呈 する この 反 応 によって ビタミン C を 含 む 試 料 を 確 認 でき 亜 鉛 の 錠 剤 の 入 ったボトルを 決 定 できる Ⅲ まとめ 高 校 の 化 学 の 授 業 では イオンの 定 性 的 な 確 認 は 実 験 を 行 なわずに 理 論 的 な 説 明 のみを 行 な うことが 多 い そこで 著 者 らはイオンの 定 性 的 な 確 認 の 実 験 として 比 較 的 簡 便 に 行 なえる 実 験 を 考 え 上 に 示 した 薬 の 錠 剤 の 確 認 は 高 校 生 の 理 論 的 な 知 識 よりもむしろ 実 験 的 な 経 験 の 改 善 するものであり 生 徒 が 錠 剤 を 正 確 に 確 認 できると 同 時 に 生 徒 自 身 が 授 業 の 終 わりに 評 価 さ れる 特 定 のイオンに 対 する 特 別 な 反 応 を 思 い 出 すことは 正 確 に 実 験 を 行 なうために 非 常 に 重 要 である そして この 化 学 の 授 業 は 日 常 の 生 活 と 結 びつける この 授 業 の 実 験 における 正 確 な 手 順 に 従 うことによって 生 徒 は 錠 剤 を 正 確 に 確 認 することができ そして 特 定 のイオンに 対 する 異 なる 色 の 変 化 によってこの 授 業 に 興 味 を 抱 くだろう 生 徒 の 実 用 的 な 技 術 の 向 上 と 同 様 化 学 の 授 業 と 日 常 の 生 活 の 間 の 関 係 を 理 解 するというこの 授 業 の 目 的 は 錠 剤 の 確 認 によって 適 切 に 成 し 遂 げられるだろう Ⅳ SUMMERY Identification of medicinal tablets is carried out to improve the experimental
experience, rather than the theoretical knowledge in high school students and they will be assessed at the end of the lesson while they could identify the tablets properly. Reminding the specific tests for the specific ions are very important to carry out the practical properly and from this chemistry lesson is connected to the daily life. By following the correct procedure students will be able to identify the tablets properly and it will make interest to the lesson with different color changing for specific ions. The objectives of the lesson will be achieved by the identification of tablets properly, understanding the relationship between chemistry lesson and daily life applications as well as improving the students practical skills. なお 本 課 題 研 究 を 行 うにあたり 武 田 清 助 教 授 及 び 村 田 勝 夫 教 授 に 助 言 をいただいたの で 記 して 感 謝 する Ⅴ 参 考 文 献 石 館 守 三,1987. 微 量 定 性 分 析. 南 山 堂