銀イオン・銅イオン・アルミニウムイオン・第二鉄イオン・バリウムイオンを
ふくむ溶液を用意して、それからそれぞれのイオンを検出してみましょう。

銀イオンの分離

溶液にうすい塩酸をくわえると塩化銀が沈殿します。
これをろ過し、うすい塩酸で洗うと銀イオンを塩化銀の形で分離することができます。

これをビーカーにうつして銀イオンの反応のところで述べた①の実験をすると、銀イオンを確認することができます。

バリウムイオンの分離

塩化銀をろ過したろ液に、うすい塩酸を一滴くわえもはや沈殿ができないことを確かめてからうすい硫酸をくわえると硫酸バリウムが沈殿します。

加熱して、沈殿の粒子を大きくしてからろ過すると硫酸バリウムが分離します。
この沈殿が、うすい酸や塩基の溶液に溶けないことを確かめます。

銅イオンの分離

硫酸バリウムをろ過したろ液に、うすい硫酸を一滴くわえて沈殿ができないことを確かめてから、塩化アンモニウム溶液をくわえつぎに上澄み液が銅アンモニア錯イオンの青色になるまでうすいアンモニア水をくわえます。

このとき、鉄とアルミニウムは水酸化物の形で沈殿し、ろ過すると、ろ液のほうに銅イオンをとりだすことができます。

このろ液を用いて、銅イオンの反応をおこなわせ、銅イオンを確認します。

アルミニウムイオンの分離

水酸化アルミニウムと水酸化第二鉄のまざった沈殿を水でよく洗ってからビーカーにうつします。

これに、うすい水酸化ナトリウム溶液を、いちどできた沈殿がまた溶けて赤褐色の水酸化第二鉄の沈殿だけになるまでくわえます。

水酸化アルミニウムは、アルミン酸イオンになり溶けますからろ過して、アルミニウムイオソはろ液に鉄イオンは沈殿に分離することができます。

アルミニウムイオンは酸で中和して沈殿をつくることによってまた鉄イオンはフェロシアン化カリウムで、それぞれ確認することができます。

ここでは金属イオンの検出について、調べてみましょう。

イオンには、他のイオンと反応して、気体になるとか沈殿を生ずるとか色をしめすというような特有の反応があります。

イオンの検出は、このイオン特有の反応を利用しておこないます。

ふつう、検出しようとするイオンのほかにほかのイオンがまざっている場合が多いのでそれらが検出の邪魔になるときは、あらかじめ分離しておきます。

つぎに、検出しようとするイオンに特有な反応をおこなわせてそのイオンの存在を確認します。

確認のためには、沈殿をつくり、その色や性質を調べたり特有な色をしめす複雑なつくりのイオンをつくったりします。

そのイオン特有の鋭敏な反応を選べば試験管やビーカーを使わずに石紙や時計ざらの上ででも確実に、わずかな量のイオンを調べることができます。

そのほか炎色反応なども、操作がかんたんなので検出の補助手段として使われます。

金属イオンの反応

おもな金属イオンについて、それぞれの特有な反応を調べてみましょう。
実験するときは、それぞれのイオンをふくむ溶液（硝酸塩などの2パーセソト溶液）を用いておこないます。

銀イオン

Ag⁺ 無色のイオン。
①　塩酸や塩化ナトリウムの水溶液などのような塩素イオンをふくむ溶液をくわえると、白色の塩化銀が沈殿します。

塩化銀は光にあたると一部が分解し、細かい銀の粒ができるため紫色に変色します。
塩化銀は、アンモニア水に溶けます。
この溶けた溶液に、ヨウ化カリウム溶液をくわえると、黄色のヨウ化銀が沈殿します。

アンモニア水をくわえすぎていた場合は、白色の沈殿に見えます。

②　うすいアンモニア水をくわえると褐色の酸化が沈殿しさらにアンモニア水をくわえると無色の銀アンモニア錯イオンをつくって溶けてしまいます。

酸化銀ができた溶液をそのままにしておくと、爆発性物質ができるので、注意が必要です。

③　うすい水酸化ナトリウム溶液をくわえると、酸化銀が沈殿しさらにくわえても、沈殿は溶けません。

④　ヨウ化カリウム溶液をくわえるとヨウ化銀ンの黄色沈殿ができます。
ヨウ化銀は、硝酸やアンモニア水には溶けません。

銅イオン

Cu²⁺ 水溶液は青色をしめします。

①　うすいアンモニア水をくわえると、うすい青色の水酸化第二銅のが沈殿します。
しかし、アンモニア水をさらにくわえると濃い青色の銅アンモニア錯イオンをつくって溶けます。

②　うすい水酸化ナトリウム溶液をくわえると水酸化第二銅が沈殿しますがさらにくわえても溶けません。

③　炎色反応は、緑色をしめします。

アルミニウムイオン

Al³⁺ 無色。
①　うすいアンモニア水をくわえると白色の寒天のような水酸化アルミニウムが沈殿します。

②　うすい水酸化ナトリウム溶液をくわえると水酸化アルミニウムの沈殿ができますが、さらにくわえると、アルミン酸イオンができて溶けます。

この溶液を酸で中和すると、また水酸化アルミニウムが沈殿しますが酸を多くくわえると溶けます。

第二鉄イオン

Fe³⁺ 水溶液は、黄色をしめします。

①　うすいアンモニア水や、水酸化ナトリウム溶液をくわえると赤褐色の水酸化第二鉄が沈殿し、さらにくわえても溶けません。

②　フェロシアン化カリウム溶液をくわえると、濃い青色の沈殿をつくります。

バリウムイオン

Ba²⁺ 無色のイオン。

①　うすい硫酸をくわえると、白色の硫酸バリウムが沈殿しこれは酸にも、塩基にも溶けません。

②　炭酸アンモニウム溶液をくわえると、炭酸イオンと反応して白色の炭酸バリウムが沈殿します。
これに、うすい酸をくわえると二酸化炭素を発生しながら溶けてしまいます。

③　炎色反応は、うすい緑色をしめしまします。

硫酸アルミニウムの製法

硫酸アルミニウムは、アルミニウムや水酸化アルミニウムに硫酸を作用させてつくります。
工業的には、アルミニウムの精練の中間製品である水酸化アルミニウムを原料として製造します。

硫酸アルミニウムの性質

純粋な硫酸アルミニウムは、白色の結晶で、水に溶けやすく水溶液は、加水分解して酸性をしめします。

水溶液から結品させた硫酸アルミニウムは、18水和物でこれを熱すると、結品水をなくして、白色の無水物の粉末になりさらに赤くなるまで熱すると、酸化アルミニウムになります。

ミョウバン

硫酸アルミニウムの水溶液に、硫酸カリウムを溶かし煮詰めてから冷やすと、カリウムミョウバンの結晶ができます。

この結晶が、ふつう、ミョウバンといわれているもので強く熱すると、結晶水がなくなって、白い粉末になります。

これを、焼きミョウバンといいます。

硫酸カリウムのかわりに、硫酸アンモニウムを使うとアンモニウムミョウバンの結晶ができます。

カリウムミョウバンとアンモニウムミョウバンは結晶の形が似ているのでアルミニウムミョウバン類ともいいます。

アルミニウムのかわりにクロムを使うと、クロムミョウバン類ができます。
この2種類は、結晶の形が似ているので、まとめてミョウバン類とよぶこともあります。

アルミニウム塩の用途

硫酸アルミニウムやアルミニウムミョウバンを水に溶かすと加水分解をおこして、目に見えないような細かい水酸化アルミニウムの沈殿ができます。

この沈殿は、ごみを吸いつける性質をもっているので水をすませるときに使います。

また、水酸化アルミニウムは、染料を吸いつける力をもっています。
この性質を利用して、染めにくい繊維の表面にアルミニウム塩をつけて、染めやすくしています。

このようなはたらきをする薬品を、染剤といいます。
媒染剤としては、硫酸アルミニウム・酢酸アルミニウム・アルミニウムミョウバン類などのアルミニウム塩が使われます。

紙のめをつめ、紙をなめらかにしてインキのにじむのをとめる薬品をサイズといいます。

水酸化アルミニウムは、このはたらきをするのでアルミニウム塩は、ほかのものとまぜてサイズとしても使われています。

複塩と錯塩

カリウムミョウバンは、カリウムイオン・アルミニウムイオン・硫酸イオン・水分子が1対1対2対12の割合で、規則正しくならんでできた結晶です。

この結晶を水に溶かすと、これらのイオンがばらばらになるのでカリウムイオン・アルミニウムイオン・硫酸イオンのそれぞれの性賢があらわれます。

つまり、硫酸カリウムと硫酸アルミニウムの性質をそのままもっているわけで
このような塩を複塩といいます。

いっぽう、シアン化カリウムとシアン化銀をまぜてできた銀シアン化カリウムは、もとの2つの塩と性質のまったく違った新しい塩です。

この塩は、カリウムイオンと銀シアンイオンとからできています。
この銀シアンイオンは、銀イオンにシアンイオン2個が強くむすびついたイオンで銀イオンとも、シアンイオンとも性質が違います。

このようなイオンを錯イオンといい、錯イオンをふくむ塩を錯塩といいます。

ここでは、これらのカリウム塩のうち、おもなものについて調べてみましょう。

カリウム塩の製法

カリウム塩のおもな原料は、天然にできる岩塩にふくまれている塩化カリウムです。

この塩化カリウムを原料として水酸化カリウムや炭酸カリウムがつくられ水酸化カリウムからは、さらにいろいろなカリウムがつくられます。

また、塩化カリウムと硝酸ナトリウムの複分解によって、硝酸カリウムがつくられ塩化カリウムの電気分解によって、塩素酸カリウムにや過塩素酸カリウムなどをつくることができます。

カリウム塩の性質

カリウム塩は水に溶けやすいものが多くきれいな結晶をつくる性質があります。
塩化カリウムは、透明な結晶で、ふつうの温度では、水に水の重さの3分の1の重さだけ溶けます。

また、化学的な性質は塩化ナトリウム（食塩）によく似ています。
硝酸カリウムは、白色の結晶で、水に溶ける量は温度によって非常に違い、水溶液は中性です。

高温に熱すると溶けて、亜硝酸カリウムになり酸素を発生します。

硝酸カリウムに木炭粉などをまぜたものは、ちょっとした衝撃でも
爆発する危険がありますが硝酸カリウムだけでは、その危険はありません。

塩素酸カリウムは、つやのある無色の結晶です。
水に溶けにくく分子中に酸素をわりあい多くふくんでいるので非常に強い酸化力があります。

そして、木炭・イオウ・リンなどとまぜたものは熱をくわえたり、衝撃を与えたりすると爆発します。

過塩素酸カリウムも、塩素酸カリウムに似た化学的性質をもっています。

カリウム塩の用途

カリウム塩は、カリ肥料として重要です。
植物にはカリウムがふくまれていますが、これを燃やすとカリ分は炭酸カリウムとなって、灰の中に残ります。

畑に灰をまくのは、この炭酸カリウムを肥料として利用するためです。

カリ肥料としてとくに大切なのは岩塩からとれる塩化カリウムです。
日本では、岩塩がとれないので、そのほとんどを輸入しています。

硝酸カリウムは硝石ともいい、粗製品は、カリ肥料として使われます。
木炭粉などを混ぜると激しく燃えるようになる性質を利用して黒色火薬の製造に使われます。

同じように、塩素酸カリウムはマッチの原料に過塩素酸カリウムは火薬の原料に使われています。

炭酸カリウムは、カリウム化合物を製造する原料として使われます。
そのほかカリガラスの製造やセッケンの製造に使われ、また写真の現像液の一部や医薬品として使われています。

硫酸銅の製法

硫酸銅は、濃硫酸に銅くずを溶かしててつくりますが工業的には銅の精練のときの副産物として、たくさんつくられています。

硫酸銅の性質

硫酸銅五水和物は、水をふくんだ結晶で美しい青い色をしています。
この結晶をるつぼに入れて、静かに熱すると水を失って無色の粉末になります。

この粉末は水をふくまない硫酸銅の細かい結晶で空気中にほうっておくと空気中の水分を吸って再び青色の結晶にかわります。

この性質を利用して水をふくまない無水硫酸銅の粉末は水分があるかどうかを調べるのに使われています。

硫酸銅の用途

硫酸銅は、銅のめっき液に使うほか、農薬として使われます。

硫酸銅の水溶液に水酸化カルシウムをくわえると、細かい沈殿ができます。この沈殿をふくむ液をボルドー液といい。

作物の病気の予防や消毒に使われています。
ボルトー液は、銅イオンのもつ強い殺菌力を弱めて細菌には効くが作物には無害にしたものです。

このほかにも、銅塩を原料にした、いろいろな農薬があります。

塩の結晶や水溶液の色

塩の結晶や、その水溶液には、きれいな色がついたものがあります。
これらの色について、調べてみましょう。

結晶が水をふくんでいる場合に、その水を結晶水といいます。
結晶水をもった結晶の中では、金属の陽イオンはまわりに水分子をひきつけて錯イオン　（そのイオンと水分子いくつかとの集まり）をつくっていることがあります。

水溶液の中でも、これと同じことがいえます。
塩や、その水溶液の色はこの錯イオンの色なのです。

この五水和物の結晶を熱すると、水分子が逃げて、銅イオンだけが残ります。

この銅イオンには色がありませんから、無水の硫酸銅にも色がありません。

このように、塩の結晶や、その水溶液の色は、その塩をつくっているイオンそのものの色ではなく、イオンと水分子がいくつか集まってできている、錯イオンのもっている色なのです。

硝酸銀の製法

銀を硝酸に溶かすと、下の式のように一酸化窒素をだして硝酸銀をふくむ溶液ができます。

この溶液を蒸発させると右の写真のような硝酸銀の結晶ができます。

硝酸銀の性質

硝酸銀の結晶は、色がなく、透き通っています。
しかし、日光にあてると硝酸銀が分解して銀の細かい粉ができ、黒くなります。

硝酸銀の水溶液に、塩化ナトリウムの水溶液をくわえると白い沈殿ができます。

これは、銀イオンと塩素イオンが反応して左の①式のように水に溶けにくい塩化銀ができたためです。

塩化銀は、アソモニア水には、左の②式のような錯イオンをつくって溶けます。

この2つの性質は、銀イオンや塩素イオンの検出に使われます。

硝酸銀の用途

硝酸銀は、写真のフイルムや印画紙の感光材料の製造にたくさん使われるほか、銀めっき液や、銀鏡の製造などに使われています。

これらをアンモニウム塩といいます。ここでは、この3つの塩を調べてみましょう。

アンモニウム塩の製法

硫酸・硝酸・塩酸に、アンモニアを作用させてその溶液を蒸発させると、それぞれ硫酸アンモニウム・硝酸アンモニウム・塩化アンモニウムができます。

アンモニウム塩の性質

どの塩も色がなく透き通って、水によく溶けます。
水溶液は、どれも弱い酸性をしめします。

これは、塩の加水分解によります。
アンモニウムの塩、たとえば硫酸アンモニウムの水溶液に濃い水酸化ナトリウム溶液を少しくわえて静かに熱すると、変化してアンモニアが発生します。

この反応は塩がアンモニウム塩であることを確かめるのに使われています。
水酸化ナトリウムのかわりに、水酸化カルシウムを使ってもこの反応はおこります。

アンモニウム塩の用途

硫酸アンモニウム・硝酸アンモニウム・塩化アンモニウムはそれぞれ、硫安・硝安・塩安ともよばれ、窒素肥料として使われています。

このほか、塩化アンモニウムは乾電池の液や染料の製造などに硝酸アンモニウムは火薬の製造に利用されています。

炭酸水素ナトリウムの製法

炭酸水素ナトリウムには、アンモニアソーダ法で炭酸ナトリウムをつくる途中でできます。

また、炭酸ナトリウムの水溶液に二酸化炭素を飽和させても炭酸水素ナトリウムをつくることができます。
医薬用の炭酸水素ナトリウムは、この方法でつくります。

炭酸水素ナトリウムの性質

炭酸水素ナトリウムは白色の粉末で、水にはあまり溶けませんがその水溶液は、弱い塩基性をしめします。

炭酸水素ナトリウムは、たいていの酸に溶け二酸化炭素を発生して、その酸のナトリウム塩をつくります。

また、炭酸水素ナトリウムの水溶液を空気中にほうっておいたり結晶を強く熱したりすると、二酸化炭素と水をだして分解し炭酸ナトリウムになります。

この熱すると二酸化炭素をたす性質を利用して炭酸水素ナトリウムは、ふくらし粉としても使われます。

炭酸水素ナトリウムが、炭酸ナトリウムにくらべて塩基性が弱いのは炭酸ナトリウムより加水分解のしかたが弱く水酸イオンのできる割合が少ないためです。

炭酸水素ナトリウムの用途

炭酸水素ナトリウムは、酸との作用が炭酸ナトリウムに似ていて性質がいっそう穏やかなので、医薬品に使われます。

その穏やかな性質を利用して、胃液中の塩酸の中和に使われるのです。

そのほか、消火器・ラムネ・ベーキングパウダーなどをつくるのに利用されます。

ベーキングパウダー

パンなどを焼くとき、ふくらし粉として炭酸水素ナトリウムだけを使うことがあります。

このときは、下の①式のような熱分解でできる二酸化炭素がふくらます役目をします。

この場合、炭酸ナトリウムができるので、少し苦味が残ります。

それで、菓子などをつくるときにふくらし粉として使うベーキングパウダーでは炭酸水素ナトリウムに①式でできる炭酸ナトリウムを分解するための酸をくわえたものです。

ふつう、酸としては酒石酸などが使われます。
この場合は。①式につづいて②式の反応がおこり、炭酸ナトリウムは酒石酸ナトリウムのような苦味の少ない塩にかわるので味がたいへんよくなります。

また。この②式の反応でも二酸化炭素ができるのでふくらますはたらきも、2倍になるわけです。

炭酸ナトリウムの性質

アンモニアソーダ法でつくった炭酸ナトリウムは白色の粉末で水分の少ない細かい結晶になっています。

この炭酸ナトリウムは、ソーダ灰ともよばれます。

ソーダ灰を熱湯に溶かしてから、溶液をしだいに冷やすと大きい透明な結晶ができます。

これは分子中に水をふくむ、炭酸ナトリウム10水和物の結晶です。
炭酸ナトリウム10水和物は、洗濯ソーダともよばれ、洗濯に使われます。

ソーダ灰も洗濯ソーダも、水に溶かすと加水分解によって強い塩基性をしめし（水酸化ナトリウムよりは弱い）どちらも化学的には同じ性質をもっています。

洗濯ソーダを空気中におくと、結晶の表面に、だんだん白い粉ができます。
これは、洗濯ソーダの結晶の中の水が逃げて水分の少ない炭酸ナトリウムができたり（風解）空気中の二酸化炭素を吸って、炭酸水素ナトリウムができたりするためです。

白い粉末はこうしてできたソーダ灰や炭酸水素ナトリウムなどです。

炭酸ナトリウムの水溶液に、二酸化炭素を圧力をかけながら溶かすと炭酸水素ナトリウムが沈殿します。

この方法は、医薬用の純粋な炭酸水素ナトリウムを製造するのに使われます。

炭酸ナトリウムは、たいていの酸によく溶け二酸化炭素を発生して、その酸のナトリウム塩をつくります。

たとえば、酸が硫酸ならば硫酸ナトリウムが酸が塩酸ならば塩化ナトリウム、ができるわけです。

また、ふつうの炭酸塩は強く熱すると二酸化炭素を発生して分解しますが、炭酸ナトリウムは分解しません。

炭酸ナトリウムの用途

炭酸ナトリウムは、ガラスの原料として、ガラス製造に多量に使われています。

また、酸との作用は水酸化ナトリウムに似ていますが性質は水酸化ナトリウムよりも穏やかなので、取扱いに便利です。

そのため、化学工業の原料薬品としておおいに使われています。
また、調味料・セッケンなどの製造にはなくてはならない重要なものです。

それで塩化ナトリウムを原料としていろいろなナトリウム塩や薬品が製造されています。

そのうち、水酸化ナトリウム・炭酸ナトリウム・炭酸水素ナトリウムはとくに重要でこの3つをソーダとよびこれらを製造する工業をソーダ工業とよんでいます。

ここでは、炭酸ナトリウムと炭酸水素ナトリウムについてその製法や性質などを調べてみましょう。

炭酸ナトリウムの製法

炭酸ナトリウムの製法には、18世紀の終わり頃にフランスのルブランが考え出したルブラン法と19世紀の中頃にベルギーのソルベーが発明したアンモニアソーダ法とがあります。

ルブラン法は、歴史的に有名なだけで今では使われていません。
現在では、アンモニアソーダ法が重要な方法として使われています。

アンモニアソーダ法は、図のような装置で行われます。

まず、石灰炉に石灰石とコークスを入れコークスを燃やして石灰石を強く熱するとつぎの①式のように生石灰と二酸化炭素とができます。

でてきた二酸化炭素は、炉の上部からパイプで導き出してソルベー塔に送ります。
また、生石灰は炉の下部から取り出し水を加えて石灰乳をつくります。

いっぽう、アンモニア吸収塔に濃い食塩水を入れこれにアンモニア発生塔でつくったアンモニアガスを通し食塩水に充分吸収させて飽和させます。

このアンモニアを飽和した濃い食塩水をソルベー塔に入れます。

この中では上からアンモニアをふくんだ食塩水をおりてきて下から上がってきた二酸化炭素と反応して、まず②式のように、炭酸水素アンモニウムができます。

つぎに、この炭酸水素アンモニウムが食塩水と反応して③式のように、炭酸水素ナトリウムと塩化アソモニウムができます。

炭酸水素ナトリウムは、食塩水に非常に溶けにくいので、この反応でできた炭酸水素ナトリウムは、ほとんど全部が析出します。

これをろ過して分け、よくかわかして強く熱すると下の④式のように反応し、二酸化炭素を発生して炭酸ナトリウムになります。

このとき、ろ液の中には塩化アンモニウムや炭酸水素ナトリウム・食塩などがふくまれています。

これをアンモニア発生塔におくり石灰炉からくる石灰乳と反応させると、アンモニアが分離します。

このアンモニアをアンモニア吸収塔におくります。

また①式で、炭酸水素ナトリウムから炭酸ナトリウムをつくるときに発生する二酸化炭素は石灰炉からでる二酸化炭素といっしょにして、ソルベー塔におくります。

このようにアンモニアソーダ法では反応の途中でできた副産物を工程にもどして利用することができるので、非常に経済的です。

そのうえ、できた炭酸ナトリウムは、ほとんど純粋です。
上の図は、アンモニアソーダ法の工程をくわしくしめしたものです。

この図からもわかるように、種類の少ない原料から炭酸ナトリウムのほかにも、炭酸水素ナトリウム・水酸化ナトリウムのソーダ類、塩化アンモニウム・塩化カルシウムの塩類など、たくさんの製品ができます。

そのため、アンモニアソーダ法は化学工業にとって重要な方法です。

ここでは塩にはどのような種類があるかまた、おもな塩にはどのような性質があるかを調べましょう。

塩は、そのでき方によって、いくつかの種類に分けられます。

正塩

一塩基酸と一酸塩基とからは、ただ1つの塩しかできません。
たとえば、塩酸と水酸化ナトリウムからは下の①式のように、塩化ナトリウムだけしかできません。

多塩基酸や多酸塩基の場合は、いろいろな塩ができますが多塩基酸の水素全部が陽イオンでおきかわると下の②式のような塩ができます。

また、多酸塩基の水酸イオン全部が陰イオンでおきかわると③式のような塩ができます。

このようにしてできた塩化ナトリウム・硫酸ナトリウム・塩化カルシウムなどの塩は分子の中に水素や水酸基をふくんでいない塩です。

このような塩を正塩といいます。

正塩は、酸性塩や塩基性塩にたいして中性塩とよばれることもありますがリトマスにたいして必ず中性をしめすとはかぎりません。

それは、塩をつくる酸や塩基の強弱によって加水分解をおこすことがあるからです。

酸性塩

多塩基酸の水素の一部分が、陽イオンでおきかえられていてまだ陽イオンでおきかえることのできる水素がの素塩といいます。

たとえば、硫酸と水酸化ナトリウムの中和のとき水酸化ナトリウムを少量くわえた状態では下の①式のような硫酸の第一段の電離でできる水素イオンだけが中和されて②式のように、硫酸水素ナトリウムのような酸性塩ができます。

酸性塩の水溶液は、酸性をしめすとはかぎりません。
たとえば、炭酸水素ナトリウムの水溶液は塩基性をしめします。

塩基性塩

多酸塩基を中和するとき、多酸塩基の水酸基の一部分だけが陰イオンでおきかえられていてまだ、陰イオンでおきかえることのできる水酸基が残っているような塩ができることがあります。

このような塩を、塩基性塩といいます。
塩基性塩の水溶液も、必ず塩基性をしめすとはかぎりません。