JP2006130684A - Tarnishable scientific interior - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、時計反応や振動反応、酸性やアルカリ性の物質を発生させる反応として知られる化学反応現象を利用して、色の変化を楽しむインテリア、ディスプレイ、玩具、アクセサリ(以下インテリア、ディスプレイ、玩具、アクセサリの総称を「インテリア等」という。)に関するものである。 This invention uses a chemical reaction phenomenon known as a clock reaction, a vibration reaction, a reaction that generates an acidic or alkaline substance, and enjoys color changes in interiors, displays, toys, accessories (hereinafter, interiors, displays, toys, The general term for accessories is called "interior etc.").
また、この発明は高分子化合物の状態変化を利用して、見た目におもしろい形状の固形物を作りだし、時計反応や振動反応、酸性やアルカリ性の物質を発生させる反応を利用して、この固形物の色の変化を楽しむインテリア等に関するものである。 In addition, the present invention uses a change in the state of the polymer compound to create a visually interesting solid, and uses a clock reaction, a vibration reaction, a reaction that generates an acidic or alkaline substance, It relates to interiors that enjoy color changes.
この発明は、果汁や清涼飲料水、ジュースなどに含まれるアスコルビン酸(ビタミンC)の含有量や、水に含まれる銅イオンの量を簡易に定量的に測定する手法を与え、これらの簡易な定量測定手法と、これを応用したインテリア等に関するものである。 This invention provides a method for easily and quantitatively measuring the content of ascorbic acid (vitamin C) contained in fruit juices, soft drinks, juices, etc., and the amount of copper ions contained in water. The present invention relates to a quantitative measurement technique and interiors and the like to which this technique is applied.
本発明は、例えばLandolt反応として知られる時計反応や、例えばBelousov−Zhabotinsky反応として知られる振動反応などの化学現象を背景技術とするものである。
また、pHにより色が変化するpH指示薬を用いた水質などの分析に適用する分析化学の手法を背景技術とするものである。
さらに、本発明は高分子材料のカルシウムイオン等を媒介とした結合などの化学反応を背景技術とするものである。
Further, the background art is an analytical chemistry method applied to water quality analysis using a pH indicator whose color changes with pH.
Furthermore, the present invention is based on a chemical reaction such as a bond mediated by calcium ions or the like of a polymer material.
従来の、pHにより色の変化する酸・アルカリの指示薬を応用した色の変化するインテリア等では、単純に指示薬溶液と、酸性またはアルカリ性の水溶液を混合し、変色を行わせていたため、単に化学変化を見せているということが明らかで、演示を行った時の観衆の驚きに欠けるという欠点があった。
単に化学変化、化学反応を見せているように感じさせず、一種の手品のように理解しがたい現象を見せ、その現象の起きている原因に興味を持たせ、これを教えるような教育的な要素を持った玩具または教育用教材を与えることが課題であった。
In conventional interiors that change the color by applying an acid / alkaline indicator whose color changes depending on pH, the indicator solution is simply mixed with an acidic or alkaline aqueous solution to cause discoloration. It was obvious that the audience was showing, and there was a drawback that the audience was not surprised at the performance.
An educational program that does not make you feel as if you are showing chemical changes or chemical reactions, but shows a phenomenon that is difficult to understand, like a magic trick, makes you interested in the cause of the phenomenon, and teaches it. The challenge was to provide toys or educational materials with various elements.
ヨウ素デンプン反応を応用した色の変化するインテリア等では、ヨウ素含有溶液とデンプン溶液を混合すると、直後に反応が起こり、単に化学反応を見せているということが明らかで、演示を行った時の観衆の驚きに欠けるという欠点があった。
また、変色の演示から、科学的な現象に対して子ども達に興味を持たせ教えるといったような、教育的な側面に対しては、変色の演示に対する驚きが不十分であるという欠点があった。
In interiors that change the color using the iodine starch reaction, it is clear that when an iodine-containing solution and a starch solution are mixed, the reaction occurs immediately and simply shows a chemical reaction. There was a drawback of lack of surprise.
In addition, for educational aspects such as giving children interest in and teaching scientific phenomena from the presentation of discoloration, there was a drawback that the surprise of discoloration presentation was insufficient. .
従来の、化学反応により色の変化するインテリア等では、人の手で試薬類を混合して演出する必要があるため、人の手を介さずに連続的に変色する反応を演出することができないという欠点があり、インテリア等として動作させるためには人手を介さずに連続して化学変化を見せることが課題であった。
特願2004−77964の[明細書][0027]項では、人手を介さずに連続して化学変化を見せるような自動装置についての記載をしたが、この自動装置の具体化には電気を用いて動作する機械の仕掛けが必要であり、単純で簡単に製作できるような連続して化学変化を見せることのできる仕組みを作ることが課題であった。
また、特願2004−177997の[請求項2]では、ゆっくりと酸性溶液またはアルカリ性溶液を発生させる方法を規定したが、使用している過ヨウ素酸塩が比較的高価であることや、別の組み合わせで使うホルムアルデヒドは人体への有害性があること、また別の組み合わせで使う塩化−t−ブチルは水溶性が悪く、加水分解を起こさせる前にこれを希釈する際にはアセトンなどの水溶性有機溶媒を使う必要があり、取り扱いに注意が必要であることなどの欠点があり、安価で安全性の高く、取り扱いが容易な材料を用いた「玩具またはインテリア等」を作ることが課題であった。
In conventional interiors where the color changes due to a chemical reaction, it is necessary to produce reagents by mixing them with human hands, so it is not possible to produce a reaction that continuously changes colors without human intervention. In order to operate as an interior or the like, it has been a problem to show chemical changes continuously without human intervention.
In the [Specification] [0027] section of Japanese Patent Application No. 2004-77964, an automatic device that continuously shows chemical changes without manual intervention was described. Electricity is used to realize this automatic device. It was necessary to create a mechanism that can show chemical changes continuously so that it can be manufactured simply and easily.
In addition, in [Claim 2] of Japanese Patent Application No. 2004-177997, a method for slowly generating an acidic solution or an alkaline solution is defined. However, the periodate used is relatively expensive, Formaldehyde used in combination is harmful to the human body, and -t-butyl chloride used in another combination is poor in water solubility, and when diluting it before hydrolysis, water solubility such as acetone There are drawbacks, such as the need to use organic solvents and the need for care, and the challenge is to create “toys or interiors” using inexpensive, highly safe, and easy-to-handle materials. It was.
また、従来の、化学反応により色の変化するインテリア等では、溶液の色変化を見せるが、液体が固形物に変化し、これが化学反応により変色するなどの物質の形態変化を伴うものではなく、演出する現象が単調であるという欠点があり、物質の状態変化などの多様な化学現象を組み合わせておもしろく演出することが課題であった。 In addition, in conventional interiors where the color changes due to a chemical reaction, the color change of the solution is shown, but the liquid changes to a solid, and this does not involve a change in the form of the substance such as a color change due to the chemical reaction, There is a drawback that the phenomenon to be produced is monotonous, and it has been a challenge to produce an interesting combination of various chemical phenomena such as changes in the state of substances.
更に、特願2004−77964の[請求項7]、[請求項8]、[請求項9]で規定されたアスコルビン酸(ビタミンC)の簡易な定量手法では、時計反応完了までの時間を計測する必要があり、もっと簡単に目で見てすぐにおおよそのビタミンC含有量が判別できる方法を与えることが課題であった。 Furthermore, with the simple quantitative method of ascorbic acid (vitamin C) defined in [Claim 7], [Claim 8], and [Claim 9] of Japanese Patent Application No. 2004-77964, the time until the completion of the clock reaction is measured. It was a challenge to provide a method that can more easily determine the approximate vitamin C content immediately and visually.
本発明は上記課題を解決するためになされたものであって、[請求項1]では時計反応または振動反応を、[請求項2]では水素イオンまたは水酸イオンが発生する反応を開始する溶液を混合し、これを管状の容器に流すことを定義している。溶液の混合方法は、例えばタンクに充填したそれぞれの溶液をピンチコック等により流量を調整し、例えば漏斗で各溶液を受けて、ここで混合されるようにする等の手段がある。
時計反応または振動反応を開始する混合溶液を管状容器に流すと、流れ始めた初期は反応が発生した後の色とは全く違う色であり、例えばLandolt反応として知られる三ヨウ化物イオンI3−(ヨウ素I2とヨウ素イオンI−により生成)の発生する時計反応では、管状容器に導入した直後は無色透明の溶液であるが、反応の後では三ヨウ化物イオン(ヨウ素)の色である赤ないしは黄色であり、溶液に微量のデンプンが混合しておくと、非常に濃い青紫または赤紫色を与える。
時計反応ないし振動反応の状態変化は、一定時間を経過した後に急激に起こるため、管状容器を流れている途中のある位置に来ると、何もしていないのに突然色が変わり、手品のような不思議さを感じさせる演出効果をもたらすことができる。
[請求項2]で示した水素イオンまたは水酸イオンが発生する反応においても、指示薬の変色する領域以上にもともとのアルカリ性あるいは酸性を強くしておくと、指示薬の変色するpH域に達するまでは色変化がなく、化学反応が進行して、指示薬の変色するpH域になったとき突然変色するという、時計反応に準じた現象を発現させることができる。
使用する管状容器は、無色透明なものが効果的である。
The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. In [Claim 1], a clock reaction or vibration reaction is initiated, and in [Claim 2], a solution that initiates a reaction in which hydrogen ions or hydroxide ions are generated. Is defined as mixing and flowing into a tubular container. As a method for mixing the solutions, for example, there is a means for adjusting the flow rate of each solution filled in the tank with a pinch cock or the like, for example, receiving each solution with a funnel and mixing the solutions here.
When a mixed solution that starts a clock reaction or a vibration reaction is passed through a tubular container, the initial color at the beginning of the flow is completely different from the color after the reaction has occurred. For example, triiodide ion I3- (known as the Landolt reaction) In the clock reaction in which iodine I2 and iodine ion I- are generated), the solution is a colorless and transparent solution immediately after being introduced into the tubular container, but after the reaction, red or yellow which is the color of triiodide ion (iodine). When a trace amount of starch is mixed in the solution, a very deep blue-purple or red-purple color is given.
Changes in the state of the clock reaction or vibration reaction occur suddenly after a certain period of time, so if you come to a certain position in the middle of flowing through the tubular container, the color suddenly changes without doing anything, like a magic trick A production effect that makes you feel strange.
In the reaction in which hydrogen ions or hydroxide ions are generated as described in [Claim 2], if the alkalinity or acidity of the indicator is increased beyond the region where the indicator changes color, the pH until the indicator changes color is reached. There is no color change, and a phenomenon similar to the clock reaction can be developed, in which the chemical reaction proceeds and the color changes suddenly when the pH of the indicator changes.
As the tubular container to be used, a colorless and transparent one is effective.
時計反応または振動反応や、水素イオンまたは水酸イオンが発生する反応を起こす物質の混合例としては、以下(1)から(10)や[請求項14]のようなものがある。
(1)亜硫酸塩または亜硫酸水素塩と酸性にしたヨウ素酸塩の混合による三ヨウ化物イオン(ヨウ素)の発生する時計反応(Landolt反応)
(2)チオ硫酸塩とヨウ化物と酸性にした過酸化水素の混合による三ヨウ化物イオン(ヨウ素)の発生する時計反応
(3)ヨウ化物とチオ硫酸塩とペルオキソ二硫酸塩の混合による三ヨウ化物イオン(ヨウ素)の発生する時計反応
(4)2価のマンガン塩を触媒とするマロン酸と酸性にした過酸化水素とヨウ素酸塩の混合による三ヨウ化物イオン(ヨウ素)の発生および消失が交互に現れる振動反応(Briggs−Rauscher反応)
(5)塩化tert−ブチルと水の混合により、加水分解によって水素イオン(H+、塩酸)の発生する(時計)反応
(6)チオ硫酸塩と過ヨウ素酸塩の混合による水酸イオン(OH−)の発生する(時計)反応
(7)薄いホルムアルデヒド水溶液と薄い亜硫酸塩または亜硫酸水素塩の混合による水酸イオン(OH−)の発生する(時計)反応
(8)セリウム塩を触媒とし、フェロイン溶液を酸化還元指示薬とする、酸性溶液中のマロン酸と臭素酸塩と臭化物の反応する振動反応(Belousov−Zhabotinsky反応)
(9)フェロイン溶液を酸化還元指示薬とする、酸性溶液中のタンニン酸と臭素酸塩と臭化物の反応する振動反応
(10)2価のマンガン塩を触媒とし、フェロイン溶液を酸化還元指示薬とする、酸性溶液中のマロン酸と臭素酸塩による臭素の発生および消失が交互に現れる振動反応
(11)2価のマンガン塩を触媒とし、フェロイン溶液を酸化還元指示薬とする、酸性溶液中のアセト酢酸エチルと臭素酸塩の反応する振動反応
なお、上記の反応のうち、(7)はホルムアルデヒドの代わりに、ベンズアルデヒドなどのアルデヒド類と、薄い亜硫酸塩または亜硫酸水素塩の混合によっても水酸イオン(OH−)の発生する反応が開始される。ここで例に挙げたベンズアルデヒドは、天然にはアーモンドや杏の種子などに含まれ、アーモンドの香りの主成分をなしており、アーモンドやココナツに類似の着香の目的で微量用いられるなど、アルデヒドではあるが、有害性はホルムアルデヒドに比べ低いという利点を有する。但し水に難溶性であり、アルコール類に溶解させるなどの方法が必要になる。
Examples of a mixture of substances that cause a clock reaction or vibration reaction or a reaction that generates hydrogen ions or hydroxide ions include the following (1) to (10) and [Claim 14].
(1) Clock reaction (Landolt reaction) in which triiodide ion (iodine) is generated by mixing sulfite or bisulfite with acidified iodate
(2) Clock reaction in which triiodide ion (iodine) is generated by mixing thiosulfate, iodide and acidified hydrogen peroxide (3) Triiodine by mixing iodide, thiosulfate and peroxodisulfate (4) Generation and disappearance of triiodide ions (iodine) by mixing malonic acid catalyzed by divalent manganese salt with acidified hydrogen peroxide and iodate Oscillating reaction appearing alternately (Briggs-Rauscher reaction)
(5) Reaction in which hydrogen ions (H +, hydrochloric acid) are generated by hydrolysis by mixing tert-butyl chloride and water (clock) Reaction (6) Hydroxyl ion (OH-) by mixing thiosulfate and periodate (Clock) reaction (7) (7) Hydroxyl ion (OH-) reaction by mixing thin formaldehyde aqueous solution with thin sulfite or bisulfite (Clock) reaction (8) Ferroin solution with cerium salt as catalyst Oxidation-reduction indicator, vibrational reaction of malonic acid, bromate and bromide in an acidic solution (Belousov-Zhabotinsky reaction)
(9) Vibration reaction in which tannic acid, bromate and bromide react in acidic solution using ferroin solution as redox indicator (10) Bivalent manganese salt as catalyst and ferroin solution as redox indicator Oscillating reaction in which generation and disappearance of bromine by malonic acid and bromate in an acidic solution alternate (11) Ethyl acetoacetate in an acidic solution using a divalent manganese salt as a catalyst and a ferroin solution as a redox indicator In addition, among the above reactions, (7) is a hydroxide ion (OH−) by mixing aldehydes such as benzaldehyde and a thin sulfite or bisulfite instead of formaldehyde. ) Is initiated. The benzaldehyde mentioned here is naturally contained in almonds and apricot seeds, and is the main component of the almond fragrance, and is used in trace amounts for flavoring similar to almonds and coconuts. Nevertheless, it has the advantage of being less harmful than formaldehyde. However, it is sparingly soluble in water and requires a method such as dissolving in alcohols.
これらのうち、[0011]項の(1)から(4)の三ヨウ化物イオン(ヨウ素)の発生では、微量のデンプン水溶液を添加しておくと、ヨウ素デンプン反応による青紫ないし赤紫の非常に濃い発色をうることができるし、(5)から(7)の水素イオンないしは水酸イオンの発生する反応では、水溶液のpHによっていろいろな色が現れるpH指示薬を添加し、水溶液の初期pHを適した値に調整しておくと、さまざまな色の変化を演出することができる。中でも[請求項16]から[請求項18]で定義されるような、酸・アルカリの度合いによって虹の7色が全て出現するpH指示薬を用いると、非常に色彩の豊かなインテリア等を製作することができる。これらの請求項に関する説明は後述する。
また、[0011]項の(8)から(11)は、フェロインを酸化還元指示薬として用いている場合、緑、青、紫、赤から緑に戻り、再び緑から青、紫、赤となる振動反応が繰り返され、さまざまな色の変化と周期的な振動現象を演出することができる。またフェロインを用いない場合、臭素の赤と臭素イオンの無色の間を振動する振動現象を演出することができる。
これらの現象の科学的な説明を加えることで、興味をもって楽しみながら、色の3原色や酸・アルカリという概念、酸・アルカリの強さであるpHの概念、酸化還元によるヨウ素イオン、三ヨウ化物イオンの生成とヨウ素デンプン反応による発色、振動的な反応を起こす酸化還元反応といった、科学的な内容を子どもたちや教育途上の学生に教えるような、教育的な側面にも効果がある。
なお、[実施例1]から[実施例4]及び[実施例7]に具体的な溶液の処方例を示すように、これらの反応で使用する薬品の量は作成する溶液の量に比して、非常に少ないものであり、日常に良く使用される物質が多く、経済性や、廃棄の際の環境負荷への考慮もなされている。
Among these, in the generation of triiodide ions (iodine) of [0011] items (1) to (4), if a small amount of starch aqueous solution is added, a very blue-purple to red-purple color due to iodine starch reaction is obtained. In the reaction (5) to (7) in which hydrogen ions or hydroxide ions are generated, a pH indicator that shows various colors depending on the pH of the aqueous solution is added to make the initial pH of the aqueous solution suitable. By adjusting the value, you can produce various color changes. Above all, when a pH indicator that defines all seven colors of rainbow depending on the degree of acid and alkali as defined in [Claim 16] to [Claim 18] is used, a very colorful interior is produced. be able to. A description of these claims will be given later.
[0011] Items (8) to (11) show that when ferroin is used as an oxidation-reduction indicator, green, blue, purple and red return to green and green to blue, purple and red again. The reaction is repeated, and various color changes and periodic vibration phenomena can be produced. Further, when ferroin is not used, it is possible to produce a vibration phenomenon that vibrates between red of bromine and colorless of bromine ions.
By adding scientific explanations of these phenomena, the three primary colors of color, the concept of acid / alkali, the concept of pH, which is the strength of acid / alkali, the iodine ion by oxidation-reduction, and triiodide, are enjoyed with interest. It is also effective for educational aspects such as teaching children and educating students about scientific content such as ion generation and color formation by iodine starch reaction, and oxidation-reduction reaction that causes a vibrational reaction.
As shown in specific examples of solution formulation in [Example 1] to [Example 4] and [Example 7], the amount of chemicals used in these reactions is compared to the amount of the solution to be prepared. Therefore, it is very rare, and there are many substances that are frequently used in daily life. Consideration is also given to economic efficiency and environmental impact during disposal.
[請求項1]あるいは[請求項2]で定義する管状容器(図1の1)に流れる溶液は、(図1の2)のように溶液の中に空気が混入して小さな溶液の塊となり、溶液の塊は混入した空気により隔てられて境目がはっきりとしていた方が、時計反応あるいは振動反応による変色が発生したときに、その塊全体が急に変色するため見た目におもしろく、演出効果が高い。 The solution flowing in the tubular container (1 in FIG. 1) defined in [Claim 1] or [Claim 2] is mixed into the solution as shown in (2) in FIG. If the solution lump is separated by the mixed air and the boundary is clear, when the discoloration due to the clock reaction or vibration reaction occurs, the entire lump suddenly changes color, making it visually interesting and highly effective. .
[0013]項で記述したような空気の混入がなされるためには、溶液を管状容器に導入する際に、同時に空気の混入する経路の確保と、導入した溶液が管状容器の壁面を伝わって静かに流れることを防止し、確実に混入した空気を溶液と一緒に下方へ押し流す手段が必要である。
[請求項3]で定義した手法は、上記のように空気を確実に混入し、管状容器に導入した溶液を空気で隔てられた小さな塊とし、小さな塊毎に変色を起こさせるためのものである。[請求項3]で記載した入り口が広く出口が狭められた容器(図1の3)(以下略称を用いる際は漏斗という)、すなわち漏斗Aから管状容器に溶液が導入される際、漏斗Aの先端の外壁と管状容器の内壁が接触していると、導入した溶液は管状容器の内壁を伝わって静かに流れ、一緒に導入しようとした空気は漏斗Aの外壁などを伝わって外部に逃げる結果となる。また、漏斗Aの先端の外壁と管状容器の内壁の間に隙間があると、溶液が導入される際にこの隙間から一緒に空気が導入され、溶液と一緒に空気の塊が下方に押し流され、管状容器に導入した溶液を空気で隔てられた小さな塊として流すことができる。
漏斗Aの先端の外壁と管状容器の内壁が接触しないよう、また漏斗Aの先端の外壁と管状容器の内壁の間に隙間を設けるための一つの手法として、[請求項3]に示すように、漏斗Aの先端部分に例えば針金(図1の4)、糸、ゴムひもなどの糸状のものを巻き付け、これを管状容器に差し込むことによりこれらの要件を達成し、目的を達成することができる。
[請求項3]の主旨は、上述のように管状容器の内壁と、漏斗Aの先端が触れないようにすることであり、上記のような[請求項3]の(1)に示す針金や糸、ゴムひもなどの糸状のものを巻くことが簡便であるが、それ以外にも、[請求項3]の(2)のように、漏斗Aの先端付近をのぞく外周に突起をつける、[請求項3]の(3)のように管状容器の内壁側に突起をつけて漏斗Aを差し込む、[請求項3]の(4)のように管状容器の内壁の一部を内側に凹ませて漏斗Aを差し込む、などの方法でもその目的を達成することができる。
なお、管状容器に導入する溶液は、[請求項1]や[請求項2]に示すようなものが良く、例えば[請求項9]に定義するように、(図1の5)に示すような溶液Cと、(図1の6)に示すような溶液Dの混合物を用いると演示の効果が高いが、その限りではない。
また、[請求項4]に示すように、上記の漏斗Aで溶液を混合するのではなく、漏斗Aとは別に設置した漏斗B(図1の7)でこの2種以上の溶液を受け、ここで混合された溶液が漏斗Aの排出口上に滴下されるように漏斗Bの位置を合わせることにより、混合された溶液は勢いをもったまま漏斗Aの排出口に滴下され、[請求項3]の目的である「溶液に空気を確実に混入し、管状容器に導入した溶液を空気で隔てられた小さな塊とする」という動作をより確実に起こすことができるようになる。
In order for air to be mixed as described in the section [0013], when introducing the solution into the tubular container, it is necessary to ensure a route for air to be mixed at the same time, and the introduced solution travels along the wall of the tubular container. There is a need for a means to prevent the air from flowing gently and to force the mixed air down with the solution.
The method defined in [Claim 3] is for making sure that air is mixed as described above, and that the solution introduced into the tubular container is made into small lumps separated by air, and color change is caused for each small lumps. is there. [Claim 3] A container (3 in FIG. 1) having a wide inlet and a narrow outlet (hereinafter referred to as a funnel when an abbreviation is used), that is, when the solution is introduced from the funnel A into the tubular container, the funnel A When the outer wall of the tip of the tube is in contact with the inner wall of the tubular container, the introduced solution gently flows along the inner wall of the tubular container, and the air that is introduced together escapes to the outside through the outer wall of the funnel A and the like. Result. Also, if there is a gap between the outer wall at the tip of the funnel A and the inner wall of the tubular container, when the solution is introduced, air is introduced together through this gap, and the air mass is pushed downward together with the solution. The solution introduced into the tubular container can be made to flow as a small mass separated by air.
As shown in [Claim 3], as one method for preventing a contact between the outer wall at the tip of the funnel A and the inner wall of the tubular container and for providing a gap between the outer wall at the tip of the funnel A and the inner wall of the tubular container. For example, by winding a wire-like object such as a wire (4 in FIG. 1), a thread, a rubber string or the like around the tip of the funnel A and inserting it into a tubular container, these requirements can be achieved and the object can be achieved. .
The main point of [Claim 3] is to prevent the inner wall of the tubular container and the tip of the funnel A from touching as described above, and the wire shown in (1) of [Claim 3] as described above It is convenient to wind a thread-like material such as a thread or rubber string, but in addition to this, as shown in (2) of [Claim 3], a protrusion is provided on the outer periphery except for the vicinity of the tip of the funnel A. [ As in (3) of [3], a protrusion is provided on the inner wall side of the tubular container and the funnel A is inserted. As in (4) of [Claim 3], a part of the inner wall of the tubular container is recessed inward. The purpose can also be achieved by inserting the funnel A.
The solution to be introduced into the tubular container is preferably as shown in [Claim 1] or [Claim 2]. For example, as defined in [Claim 9], as shown in (5 of FIG. 1). When the mixture of the solution C and the solution D as shown in (6 in FIG. 1) is used, the effect of the demonstration is high, but this is not restrictive.
In addition, as shown in [Claim 4], instead of mixing the solution with the funnel A, the funnel B (7 in FIG. 1) installed separately from the funnel A receives these two or more solutions, By aligning the position of the funnel B so that the mixed solution is dropped on the discharge port of the funnel A, the mixed solution is dropped at the discharge port of the funnel A with a momentum. 3], the operation of “mixing air reliably into the solution and making the solution introduced into the tubular container into small lumps separated by air” can be caused more reliably.
[請求項5]で規定している高分子材料であるアルギン酸ナトリウム、アルギン酸カリウムなどで知られるアルギン酸塩の水溶液は、リン酸水素カルシウム、硝酸カルシウム、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム、乳酸カルシウム、酢酸カルシウムなどのカルシウム塩と反応して、カルシウムイオンを取り込み、このカルシウムイオンを媒介として結合し、高粘度の固形物を生じる。
上記のカルシウム塩はそれぞれストロンチウム塩やバリウム塩、マグネシウム塩、ベリリウム塩、ラジウム塩であっても同じ現象を起こすことが一般に知られており、発生する固形物の固さはストロンチウム塩が最も良好で、次いでカルシウム塩が良好である。
なお、ゼリーなどの食材に非常に多く用いられるカラギーナンは、アルギン酸にたいへんよく似た化学構造を持っており、アルギン酸塩と同様に、カルシウム塩やカリウム塩と反応し、カルシウムイオンまたはカリウムイオンを取り込み、このカルシウムイオンまたはカリウムイオンを媒介として結合し、高粘度の固形物を生じる。カラギーナンの特徴的なところは、このカリウム塩を媒介として高粘度の固形物を生じる点であるが、特性としてはアルギン酸塩と同様の効果を持っているため、以下の説明ではアルギン酸塩を例にとって説明する。
なお、一般的にカリウム塩はカルシウム塩に比べ、水溶性の高いものが多く、扱いやすいのが利点である。
アルギン酸塩やカラギーナンは、コンブやスギノリやツノマタなどの海藻を構成する物質として知られ、食材としても用いられている安全な有機高分子材料である。
An aqueous solution of alginate known as sodium alginate or potassium alginate which is a polymer material specified in [Claim 5] is calcium hydrogen phosphate, calcium nitrate, calcium chloride, calcium bromide, calcium iodide, lactic acid. It reacts with calcium salts such as calcium and calcium acetate to take in calcium ions and bind them through these calcium ions as a medium to produce a highly viscous solid.
It is generally known that the above-mentioned calcium salts cause the same phenomenon even if they are strontium salt, barium salt, magnesium salt, beryllium salt, and radium salt, respectively, and the solidity of the generated solid is the best strontium salt Then, the calcium salt is good.
Carrageenan, which is very often used in foods such as jelly, has a chemical structure very similar to alginic acid, and, like alginate, reacts with calcium and potassium salts and takes in calcium or potassium ions. These calcium ions or potassium ions bind to each other to produce a highly viscous solid. A characteristic feature of carrageenan is that it produces a highly viscous solid through this potassium salt, but it has the same effect as alginate as a characteristic. Therefore, in the following explanation, alginate is used as an example. explain.
In general, potassium salts are more water-soluble than calcium salts, and are easy to handle.
Alginate and carrageenan are safe organic polymer materials that are known as substances constituting seaweeds such as kombu, cedar and tsunomata, and are also used as foods.
アルギン酸塩の水溶液をカルシウム塩やストロンチウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩などの水溶液に滴下すると、滴下した液滴の外側がまず瞬時に固化して薄い膜を形成し、時間が経過すると共に膜外の溶液成分が浸透現象によって内部に入り込み、滴下した液滴全体が固化すると共に、膜の内外に存在する物質が化学反応を起こすものであれば、徐々にその反応が内部に向かって発生していき、ある時間が経過すると液滴全体でその反応が完了することになる。 When an alginate aqueous solution is dropped onto an aqueous solution of calcium salt, strontium salt, magnesium salt, barium salt, etc., the outside of the dropped droplet first solidifies instantly to form a thin film, and as time passes, If the solution components enter the interior due to the permeation phenomenon and the entire dropped droplet is solidified, and the substance existing inside and outside the membrane causes a chemical reaction, the reaction gradually occurs toward the inside. After a certain period of time, the reaction is completed for the entire droplet.
しかしながら、浸透圧の原理により、膜の内部に存在する物質もその外部に拡散することになり、膜内部の少量の物質が膜外部の大量に存在する液体に化学的な影響を与え得る場合には、時間と共に膜外部の大量の液体も変化していくことになる。 However, due to the principle of osmotic pressure, substances existing inside the membrane also diffuse to the outside, and when a small amount of substance inside the membrane can chemically affect a large amount of liquid outside the membrane. The amount of liquid outside the membrane will change over time.
[請求項5]は[0015]項から[0017]項によりその原理が説明され、滴下するべき溶液Aには時計反応あるいは振動反応あるいは水素イオンまたは水酸イオンが発生する反応を起させるための一方の成分を含有し、これにアルギン酸塩を含有させる。アルギン酸塩は濃度の高まりと共に粘度が非常に強くなり、液体として滴下するに適した濃度は1重量%程度であり、高濃度で滴下できる限度は常識的には3重量%、無理に滴下するとしても5重量%が限度と考えられる。
滴下されるべき溶液Bには時計反応あるいは振動反応あるいは水素イオンまたは水酸イオンが発生する反応を起させるためのもう一方の成分を含有し、これにカルシウム塩あるいはストロンチウム塩あるいはマグネシウム塩あるいはバリウム塩を含有させる。ベリリウム塩あるいはラジウム塩でも可能であるが、両元素は有毒であったり希少にしか存在しない元素であるため、これを用いることは実際的ではない。
なお、バリウムは比較的多量に存在する元素ではあるが、水溶性のバリウム塩も、ベリリウム塩ほどではないにしても、人体に対する有害性があり、他に挙げたカルシウム塩やストロンチウム塩やマグネシウム塩ほどには実際的ではない。レントゲン造影剤に用いる硫酸バリウムは、水や、胃酸であるごく薄い塩酸には不溶であるため、人体に対して害がなく、人体への直接投与の適用が可能とされている。
The principle of [Claim 5] is explained by the terms [0015] to [0017], and the solution A to be dropped is for causing a clock reaction or a vibration reaction or a reaction for generating hydrogen ions or hydroxide ions. One component is contained, and an alginate is contained therein. Alginate has a very strong viscosity with increasing concentration, and the concentration suitable for dropping as a liquid is about 1% by weight, and the limit of dripping at a high concentration is 3% by weight in common sense. 5% by weight is considered the limit.
Solution B to be dripped contains another component for initiating a clock reaction or vibration reaction or a reaction in which hydrogen ions or hydroxide ions are generated, and includes calcium salt, strontium salt, magnesium salt or barium salt. Containing. Although beryllium salts or radium salts are possible, it is impractical to use both elements because they are toxic or rare elements.
Although barium is an element present in relatively large amounts, water-soluble barium salts are not as harmful as beryllium salts, but are harmful to the human body. Not as practical as it is. Since barium sulfate used as an X-ray contrast medium is insoluble in water and very thin hydrochloric acid which is stomach acid, it is not harmful to the human body and can be applied directly to the human body.
カルシウム塩あるいはストロンチウム塩は硝酸塩の形が最も水溶性が高く、温度によって大きく変化するが、50重量%以上の水溶性を持っており扱いやすい。硝酸塩は酸化性を持っており、溶液中の反応により硝酸カリウムなどの物質の単独析出を防止する意味で、リン酸二水素塩(第一リン酸塩)を混合しておくと良いと考えられる。リン酸二水素カルシウムは水には1.6重量%程度までしか溶解しないが、例えば0.4重量%程度のリン酸などの酸には6重量%程度の高い濃度まで溶解させることができる。
なお、カルシウムやストロンチウムの硫酸塩や炭酸塩は水に難溶性のため不適であり、また塩化カルシウムや塩化ストロンチウムや塩化マグネシウムは適用可能であるが、同時に組み合わせる時計反応として[0011]項の(1)から(4)で定義するようなヨウ素デンプン反応をを利用するものにおいては、この反応を妨害して変色時の色を悪くしたり、反応を早めたりするので、この場合にはあまり推奨できない。
Calcium salts or strontium salts are most water-soluble in the form of nitrates and vary greatly with temperature, but they have a water solubility of 50% by weight or more and are easy to handle. Nitrate has oxidizing properties, and it is considered to be admixed with dihydrogen phosphate (primary phosphate) in order to prevent single precipitation of substances such as potassium nitrate by reaction in solution. Calcium dihydrogen phosphate dissolves in water only up to about 1.6% by weight, but can be dissolved in an acid such as about 0.4% by weight phosphoric acid to a high concentration of about 6% by weight.
Calcium and strontium sulfates and carbonates are unsuitable because they are poorly soluble in water, and calcium chloride, strontium chloride, and magnesium chloride are applicable. ) To those that use the iodine starch reaction as defined in (4), this reaction is disturbed and the color at the time of discoloration is deteriorated or the reaction is accelerated. .
さて、溶液Bに溶液Aを滴下すると、まず溶液Aの外周に薄い膜が瞬時に生じてその液滴は球形の形状となる。その後膜外の物質が膜内に浸透圧で入り込み、時計反応あるいは振動反応あるいは水素イオンまたは水酸イオンが発生する反応が開始される。
時計反応あるいは振動反応の完了段階において急にその変色が発生し、形成された球状の液滴は、ある一定時間の反応の導入期間を経て、急に外側から次第に色が変化していく様子を示し、この変化する様子はインテリア等の演出として楽しめるものである。なお、同時にカルシウムイオンも膜内に浸透し、この球状の液滴は次第に内部まで固化したものとなってゆく。
[0010]項で述べたように、水素イオンまたは水酸イオンが発生する反応においても、指示薬の変色する領域以上にこの溶液Aのアルカリ性あるいは酸性を強くしておくと、指示薬の変色するpH域に達するまでは色変化がなく、化学反応が進行して、指示薬の変色するpH域になったとき突然変色するという、時計反応に準じた現象を発現させることができ、溶液Aによってできた膜内の溶液が、層状に次第に変色していく様子を見ることができる。
但し、膜の内部に存在する物質もその外部に拡散する事実は[0017]項で述べたとおりであり、膜内部の指示薬も膜外部に拡散し、次第に膜外部の溶液も変色する。これはあまり見栄えのよいものではなく、これを避けるためには、染着性の強いpH指示薬を用い、アルギン酸塩に染着させて外部に拡散しないようにする方法で回避することができる。これを具体化したものが、[請求項23]であり、後ほど説明する。
When the solution A is dropped into the solution B, a thin film is instantly formed on the outer periphery of the solution A, and the droplet has a spherical shape. Thereafter, substances outside the membrane enter the membrane by osmotic pressure, and a clock reaction or vibration reaction or a reaction in which hydrogen ions or hydroxide ions are generated is started.
The discoloration suddenly occurs at the completion of the clock reaction or vibration reaction, and the formed spherical droplet suddenly changes its color from the outside after a certain period of reaction introduction period. This state of change can be enjoyed as an effect such as interior. At the same time, calcium ions penetrate into the membrane, and the spherical droplets gradually solidify to the inside.
As described in the paragraph [0010], even in the reaction in which hydrogen ions or hydroxide ions are generated, if the alkalinity or acidity of the solution A is made stronger than the area where the indicator changes color, the pH range where the indicator changes color. The film formed by the solution A can develop a phenomenon according to the clock reaction, in which there is no color change until the pH reaches, and the chemical reaction progresses and suddenly changes color when the pH of the indicator changes. It can be seen that the solution inside gradually changes color in layers.
However, the fact that the substance existing inside the membrane also diffuses outside is as described in the section [0017], and the indicator inside the membrane also diffuses outside the membrane, and the solution outside the membrane gradually changes color. This is not very attractive and can be avoided by using a highly dyeable pH indicator and preventing it from diffusing outside by staining with alginate. This is embodied in [Claim 23] and will be described later.
こうして溶液A(図2の8)から発生させた球状の液滴は、溶液B(図2の9)の中を落下する際に次第に変色するが、液滴の内部まで化学反応が進行するだけの長い時間の間、溶液B中を落下させられるほど現実的には溶液Bの深さをとることができない。また、溶液B中を単純に落下している間に変色するほど反応速度を高めた場合、反応が早すぎて演示効果が低い結果となる。
従って、溶液B中にA液から生じた球状の液滴の落下速度を低下させ、またその経路を延長するため、(図2の10)のように傾斜をつけた道筋を作り、これに沿って液滴を転がすあるいは滑らせて、B液中を長い時間動いている状態を作り出すことが解決策として考えられる。
そこで問題となるのが、A液をB液に滴下した際に、液面への衝撃で発生することのあるA液の直径0.1mm程度以下の小さな液滴(図2の11)である。A液をB液に滴下した際の液滴は、滴下に使用する管等の直径にも多少依存するが、大体溶液の表面張力で定まった大きさになり、直径3mm程度の大きなものになるが、ここで何も対策を行わないと、この大きな液滴(図2の12)の下に、滴下の際の液面への衝撃で発生した直径0.1mm程度の小さな液滴が入り込み、傾斜をつけた道筋に沿って大きな液滴が転がるあるいは滑って移動するのを妨げ、動きを止めてしまう可能性を持っている。
発明者らの試験によると、実際にある確率で、小さな液滴が大きな液滴の下に入り込み、動かなくなり、たくさんの液滴を連続して作り演示する場合には、止まった液滴の影響で次がつかえて、全体の動きが悪くなる問題が発生する。
The spherical droplets generated from the solution A (8 in FIG. 2) gradually change color when falling in the solution B (9 in FIG. 2), but only a chemical reaction proceeds to the inside of the droplet. In reality, the depth of the solution B cannot be taken so as to be dropped in the solution B for a long period of time. Further, when the reaction rate is increased so as to change the color while simply falling in the solution B, the reaction is too early and the presentation effect is low.
Therefore, in order to reduce the falling speed of the spherical droplets generated from the liquid A in the solution B and extend the path, a sloping path as shown in (10 in FIG. The solution may be to roll or slide the droplets to create a state of moving in the B liquid for a long time.
Therefore, the problem is a small droplet (11 in FIG. 2) having a diameter of about 0.1 mm or less of the A liquid that may be generated by impact on the liquid surface when the A liquid is dropped onto the B liquid. . The droplet when A liquid is dropped into B liquid is somewhat dependent on the diameter of the tube used for dropping, but is roughly determined by the surface tension of the solution, and is as large as about 3 mm in diameter. However, if no countermeasures are taken here, a small droplet having a diameter of about 0.1 mm generated by impact on the liquid surface at the time of dropping enters under this large droplet (12 in FIG. 2). There is a possibility that large droplets are prevented from rolling or sliding along a sloping path and stop moving.
According to the tests of the inventors, when a small droplet enters into a large droplet and stops moving with a certain probability, the effect of a stopped droplet is Then you can use the following, and the problem that the whole movement gets worse occurs.
従って、[0021]項で記載したような小さな液滴は、発生した直後にふるい落とすのが最良の策となる。
[請求項6]は、この対策を具体化したものであり、(図2の13)のように「すのこ状」の板をB液の中に入れ、緩やかに傾斜させ、この上にA液の液滴を滴下すると、衝撃で発生した直径0.1mm程度の小さな液滴(図2の11)は「すのこ状」の板の隙間をくぐって下に落ち、これは(図2の14)に示すような別の道筋により、大きな液滴の辿る道筋から除去することができ、例えば図2では、溶液Bの容器(図2の15)の底に向かって直接落下していく。こうして小さな液滴を除去し、これに起因して大きな液滴の動きが止まってしまうことを防止することができる。
Therefore, it is best to screen out small droplets as described in [0021] immediately after they are generated.
[Claim 6] embodies this measure. As shown in (13 in FIG. 2), a "squirrel-like" plate is placed in the B liquid, gently inclined, and the A liquid is placed thereon. When a drop of 1 mm is dropped, a small drop (11 in FIG. 2) having a diameter of about 0.1 mm generated by impact falls through the gap between the “slatted” plates (14 in FIG. 2). Another path as shown in FIG. 2 can be removed from the path followed by a large droplet. For example, in FIG. 2, the liquid B drops directly toward the bottom of the container for solution B (15 in FIG. 2). Thus, it is possible to remove small droplets and prevent the movement of large droplets from stopping due to this.
さて、前記で説明したA液の液滴から発生した球状物は、溶液Bの中を落下していくが、そのための必要条件として、溶液Bの比重よりも溶液Aの比重が重いことが挙げられ、その溶液Aの比重はB液に比較して重ければ重いほど、確実に落下していくことになる。
[請求項8]の目的は、上記のように、溶液Aの液滴から発生した球状物を確実に溶液Bの中を落下させることであり、この目的で溶液Aに水より比重の重い溶質を1重量%以上添加する。すなわち、溶液Aの比重を増加させるために、溶液Aに固体物質を溶かし込む方法が用い、この溶質に用いる物質としては、その目的とした化学反応を妨害しない物質であれば何でもその目的を果たすことができる。今回の場合にはその時計反応、振動反応、水素イオンまたは水酸イオンが発生する反応、アルギン酸塩の固化反応に影響せず、水に溶けやすい物質が適しており、例えば、蔗糖、果糖、第一リン酸カリウム、硫酸カリウム、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化アンモニウム、第一リン酸アンモニウム、硫酸アンモニウム、など、挙げればきりがないくらい存在する。
一方、適さない物質としては、アルギン酸塩に対して、これを例えばカルシウムイオン等を媒介として結合させ、高粘度の固形物を生じさせる効果のあるカルシウム塩、ストロンチウム塩、マグネシウム塩、バリウム塩や、[0011]項の(1)から(4)で示される反応を適用する場合には、この反応を妨害する物質として塩化物、臭化物、ヨウ化物などが挙げられる。また、溶液Aにカラギーナンを適用している場合には、同様に高粘度の固形物を生じさせる効果のあるカリウム塩も適さない。
Now, the spherical matter generated from the droplet of the liquid A described above falls in the solution B. As a necessary condition, the specific gravity of the solution A is heavier than the specific gravity of the solution B. As the specific gravity of the solution A is heavier than that of the B solution, the solution A is surely dropped.
The purpose of [Claim 8] is to surely drop the spherical matter generated from the droplets of the solution A into the solution B as described above. For this purpose, the solute having a specific gravity higher than that of water is applied to the solution A. Is added at least 1% by weight. That is, in order to increase the specific gravity of the solution A, a method in which a solid substance is dissolved in the solution A is used. As the substance used for this solute, any substance that does not interfere with the intended chemical reaction serves its purpose. be able to. In this case, substances that are easily soluble in water without affecting the clock reaction, vibration reaction, reaction of generating hydrogen ion or hydroxide ion, and solidification reaction of alginate are suitable. For example, sucrose, fructose, Potassium monophosphate, potassium sulfate, sodium sulfate, sodium nitrate, potassium nitrate, sodium chloride, potassium chloride, ammonium chloride, monobasic ammonium phosphate, ammonium sulfate, etc. are present as far as possible.
On the other hand, as an unsuitable substance, for example, calcium salt, strontium salt, magnesium salt, barium salt, which has an effect of binding alginate to, for example, calcium ions and the like to produce a highly viscous solid, When the reactions shown in (1) to (4) of the item [0011] are applied, examples of substances that interfere with this reaction include chloride, bromide, iodide and the like. Further, when carrageenan is applied to the solution A, a potassium salt having an effect of similarly producing a highly viscous solid is not suitable.
ここで、[請求項9]に於いて、時計反応を起こさせる物質の一方として亜硫酸ナトリウムなどの亜硫酸塩または亜硫酸水素塩と、デンプン水溶液を用い、この溶液に尿素を添加することを定義したが、その意味は次の2点にある。
(1)デンプン水溶液の常温での変質を防止するため、弱いが殺菌作用と還元作用のある尿素をデンプン水溶液に混合し、細菌による分解と溶液中の溶存酸素あるいは溶液中にとけ込む酸素によるデンプンの酸化分解防止。酸素による亜硫酸塩あるいは亜硫酸水素塩の酸化変質防止。
(2)[0023]項で記述したように、溶液Aの比重を増すための溶質として尿素を用いること。
特に[0023]項で記述した比重増加の目的では尿素をA液中に10重量%程度含有させることが効果的であることが実験的に判っており、この程度尿素を溶解させてA液の比重をB液に対して十分大きくしておかないと、A液を滴下した際の衝撃でA液の液滴に微小な気泡が付着することがあり、この気泡がA液の液滴から発生した球状物のB液中の下降を妨げ、動作を停止してしまうことがある。
また、尿素のデンプン分解防止の用途については、最小限界値に関する試験は行っていないが、1重量%程度の濃度では明確に分解防止の効果があり、さらに低い濃度でも効果があると考えられる。
Here, in [Claim 9], it is defined that sulfite or hydrogen sulfite such as sodium sulfite and an aqueous starch solution are used as one of the substances causing a clock reaction, and urea is added to this solution. The meaning is in the following two points.
(1) In order to prevent deterioration of the aqueous starch solution at room temperature, a weak but bactericidal and reducing urea is mixed with the aqueous starch solution to decompose the bacteria and dissolve starch in the solution or oxygen dissolved in the solution. Prevents oxidative degradation. Prevention of oxidative alteration of sulfite or bisulfite by oxygen.
(2) Use urea as a solute for increasing the specific gravity of the solution A as described in the section [0023].
In particular, it has been experimentally found that it is effective to contain about 10% by weight of urea in the liquid A for the purpose of increasing the specific gravity described in the section [0023]. If the specific gravity is not large enough with respect to the B liquid, a small bubble may adhere to the A liquid droplet due to the impact when the A liquid is dropped. This bubble is generated from the A liquid droplet. The falling of the spherical object in the B liquid may be prevented, and the operation may be stopped.
In addition, as for the use of urea for preventing starch degradation, a test on the minimum limit value has not been conducted, but it is considered that there is an effect of clearly preventing degradation at a concentration of about 1% by weight, and that it is also effective at a lower concentration.
デンプン水溶液の分解防止対策としてもう一つ有効であるのが、[請求項10]で規定したように、デンプン水溶液に水酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの水酸化アルカリ、あるいはナトリウムメトキシド、ナトリウムエトキシド、カリウムメトキシド、カリウムエトキシド、炭酸カリウム、炭酸ナトリウムなどの水に溶けて強いアルカリ性を示す物質を溶解させておくことである。
アルカリ性では、デンプンを分解させる細菌が繁殖できず、また、デンプンの加水分解は弱酸性で起きるため、アルカリ性ではその加水分解を妨げる結果になるためであり、ヨウ素デンプン反応により強い呈色を得ると効果的な[0011]項の(1)から(4)で示される反応を用いる場合には、更に併せて[請求項9]を適用すると効果が大きい。
Another effective measure for preventing the decomposition of the aqueous starch solution is that the aqueous starch solution contains an alkali hydroxide such as sodium hydroxide or potassium hydroxide, sodium methoxide, sodium ethoxy as defined in [Claim 10]. That is, a substance exhibiting strong alkalinity is dissolved in water such as potassium, methoxide, potassium ethoxide, potassium carbonate, sodium carbonate.
In alkaline, bacteria that degrade starch cannot propagate, and because hydrolysis of starch occurs in weak acidity, alkaline results in hindering the hydrolysis. When the effective reactions shown in (1) to (4) of the item [0011] are used, it is more effective to apply [Claim 9] together.
なお、デンプンの分解防止策としては、殺菌剤であり、香草「タイム」の独特の香りとその殺菌作用をもたらす主成分であるところのチモールを、0.001重量%前後以上含有させることも有効であり、殺菌剤としてアルコールを併用することも効果的である。更に同時に加えている亜硫酸塩ないしは亜硫酸水素塩は、それ自体が水溶液中に溶存した酸素を反応除去し、デンプンの酸化分解防止に役立っている。
また、以上のことがらより、以下のようにしてデンプン水溶液を保存すると長期間安定して使える。
(1)このデンプン水溶液を高濃度にして、使用直前で薄めて使う。
(2)このデンプン水溶液は加熱殺菌してチモールを添加する。なお、タイムが食品として使用されているとおり、微量用いたときのチモールの人体への安全性は問題ない。
(3)高濃度にしたデンプン水溶液は、酸素が混入しにくいよう、容器に極力空気が残存しないよう、容器一杯に水溶液を入れて保管する。
(4)高濃度にしたデンプン水溶液にアルコールを添加する。5%程度以上であると有効な効果を示すことを確認している。
(5)亜硫酸塩ないしは亜硫酸水素塩も同様に濃度を高くして混入しておく。
(6)[請求項9]及び[請求項10]で示される尿素及びアルカリ性物質を混合する。但し尿素はデンプン水溶液の高濃度化に合わせて高濃度にしてよいが、アルカリ性物質はあまり濃度を上げる必要はなく、むしろ高いアルカリ性ではデンプン水溶液成分の凝集沈殿が起こりやすくなるため、濃度は限度以上に上げずに使用する。この限度は、発明者の経験では、水酸化ナトリウム換算で0.4重量%程度と考えられる。
(7)EDTAなどのキレート剤を微量加えて、デンプン水溶液や亜硫酸塩または亜硫酸水素塩の酸化分解の触媒として働く、水道水などに微量含まれる金属塩をキレーションによりマスキングし、不活性化する。
As a measure to prevent starch degradation, it is also effective to contain about 0.001% by weight or more of thymol, which is a fungicide and has a unique scent of herb "Thyme" and a main component that brings about its bactericidal action. It is also effective to use alcohol as a bactericidal agent. Further, the sulfite or bisulfite added at the same time itself reacts and removes oxygen dissolved in the aqueous solution, and serves to prevent oxidative degradation of starch.
In addition, based on the above, if an aqueous starch solution is stored as follows, it can be used stably for a long time.
(1) Use this starch aqueous solution at a high concentration and dilute it immediately before use.
(2) This starch aqueous solution is heat-sterilized and thymol is added. As thyme is used as food, there is no problem with the safety of thymol to the human body when used in small amounts.
(3) The starch aqueous solution having a high concentration is stored in a full container so that air does not remain in the container as much as possible so that oxygen is not easily mixed.
(4) Add alcohol to the starch aqueous solution with high concentration. It has been confirmed that if it is about 5% or more, an effective effect is exhibited.
(5) Similarly, sulfite or bisulfite is mixed at a high concentration.
(6) The urea and alkaline substance shown in [Claim 9] and [Claim 10] are mixed. However, the concentration of urea may be increased according to the increase in concentration of aqueous starch solution, but the concentration of alkaline substances does not need to be increased so much. Use without raising. This limit is considered to be about 0.4% by weight in terms of sodium hydroxide in the inventors' experience.
(7) Add a trace amount of a chelating agent such as EDTA to mask and inactivate a metal salt contained in a trace amount in tap water or the like, which acts as a catalyst for oxidative decomposition of aqueous starch solution, sulfite or bisulfite.
一方の溶液Cに亜硫酸ナトリウムなどの亜硫酸塩または亜硫酸水素塩と、デンプン水溶液を用い、もう一方の溶液Dにヨウ素酸カリウムなどのヨウ素酸塩とリン酸、硫酸などの酸を用いて時計反応を起こさせる溶液の組み合わせにおいて、この時計反応が完了するまでの反応時間を短縮するためには、時計反応における中間生成物を溶液Cあるいは溶液Dに加えるか、亜硫酸塩または亜硫酸水素塩とヨウ素酸塩との間で起こる第一段の酸化還元反応速度よりも反応速度の速い還元剤を溶液Cに添加すればよい。
この時計反応は以下の3つの反応段階からなり、第一段目の反応を急速に進めるか、第一段目の反応による生成物を予め添加することで、全体の反応完了までの時間を早めることができる。
第一段の反応としては、まず酸性水溶液中において、亜硫酸塩がゆっくりヨウ素酸塩を還元し、自身は硫酸塩に変化し、還元されたヨウ素酸塩からはヨウ化物イオンを生成する反応、
IO3− + 3・HSO3− = I− + 3・SO4(2−) + 3・H+
続いて第二段の反応としては、還元されたヨウ素酸塩から生じるヨウ化物イオンとヨウ素酸塩のゆっくりとした反応により三ヨウ化物イオンが発生する反応、
IO3− + 8・I− +6・H+ = 3・I3− + 3・H2O
第三段の反応としては、第二段が起きると同時に起こる酸性水溶液中の亜硫酸塩による三ヨウ化物イオンのヨウ化物イオンへの急速な還元反応
I3− + HSO3− + H2O = 3・I− + SO4(2−) + 3・H+
であり、上記第三段の急速な反応により、全ての亜硫酸塩あるいは亜硫酸水素塩が消費し尽されるまでヨウ素デンプン反応による青紫への色変化は現れず、全ての亜硫酸塩あるいは亜硫酸水素塩が還元された時点で色変化があらわれる。
ここで、IO3−はヨウ素酸イオン、HSO3−は亜硫酸水素イオン、I−はヨウ素イオン、H2Oは水、SO4(2−)は硫酸イオン、H+は水素イオン、I3−は三ヨウ化物イオンを意味するものとし、例えば3・、8・、6・の記号は当該イオンがそれぞれ3等量、8等量、6等量反応に関わっていることを示し、=の記号は反応の進行を示す右向き矢印記号の代わりに用いた記号で、左辺から右辺へ反応が進行することを表すものとする。
また、亜硫酸水素イオン(HSO3−)は、直接添加した亜硫酸水素塩から生成したもの、あるいは酸性水溶液中において、亜硫酸塩から発生したものである。
One solution C uses a sulfite or bisulfite such as sodium sulfite and an aqueous starch solution, and the other solution D uses an iodate such as potassium iodate and an acid such as phosphoric acid or sulfuric acid. In order to shorten the reaction time until the clock reaction is completed in the combination of the solutions to be generated, an intermediate product in the clock reaction is added to the solution C or the solution D, or sulfite or bisulfite and iodate. A reducing agent having a faster reaction rate than the first-stage oxidation-reduction reaction rate that occurs between the first and second components may be added to Solution C.
This clock reaction consists of the following three reaction stages. The first stage reaction is rapidly advanced or the product from the first stage reaction is added in advance to accelerate the time until the entire reaction is completed. be able to.
In the first stage reaction, first, in an acidic aqueous solution, sulfite slowly reduces the iodate, converts itself into sulfate, and generates iodide ions from the reduced iodate.
IO3- + 3.HSO3- = I- + 3.SO4 (2-) + 3.H +
Subsequently, in the second stage reaction, a reaction in which triiodide ions are generated by the slow reaction of iodide ions generated from the reduced iodate and iodate,
IO3- + 8 ・ I- + 6 ・ H + = 3 ・ I3- + 3 ・ H2O
As the third stage reaction, a rapid reduction reaction of triiodide ions to iodide ions by sulfite in an acidic aqueous solution that occurs simultaneously with the second stage occurs. I3- + HSO3- + H2O = 3 · I- + SO4 (2-) + 3.H +
Due to the rapid reaction in the third stage, the color change to blue-purple due to the iodine starch reaction does not appear until all the sulfite or bisulfite is consumed, and all the sulfite or bisulfite is When it is reduced, a color change appears.
Here, IO3- means iodate ion, HSO3- means bisulfite ion, I- means iodine ion, H2O means water, SO4 (2-) means sulfate ion, H + means hydrogen ion, and I3- means triiodide ion. For example, the
Bisulfite ions (HSO3-) are generated from directly added bisulfite or generated from sulfite in an acidic aqueous solution.
[請求項11]は、この時計反応が完了するまでの反応時間を短縮するために、時計反応における中間生成物を溶液Cに加える方法について定義している。すなわち、この時計反応における中間生成物はヨウ化物(I−)であり、これを微量添加することは、この時計反応の第一段目の反応が早く進行したことと等価であり、これにより時計反応が完了するまでの反応時間を短縮することができる。
この方法は、[請求項1]または[請求項5]または[請求項7]の方法に適用することにより、時計反応の完了するまでの時間を調整したいときに用いることができる。ヨウ化物を添加すれば反応完了を早めることができ、混合液のヨウ素酸塩濃度または酸濃度を下げることで反応完了までの時間を長くすることができる。
なお、混合液のヨウ素酸塩濃度または酸濃度を上げることで反応時間を短くすることができるが、ヨウ素酸塩濃度を上げると反応完了時の色が濃くなり過ぎる欠点があり、また酸濃度を上げすぎると、アルギン酸塩のカルシウムイオン等を媒介として結合し、高粘度の固形物を生じる化学反応に対し、固形物の強度が下がる等の悪い影響があるため、[請求項11]のヨウ化物を添加する方法は特に[請求項5]の方法と併用するときに有効である。
[Claim 11] defines a method of adding an intermediate product in the clock reaction to the solution C in order to shorten the reaction time until the clock reaction is completed. That is, the intermediate product in this clock reaction is iodide (I−), and adding a small amount of this is equivalent to the fact that the reaction of the first stage of this clock reaction progressed quickly, and thus The reaction time until the reaction is completed can be shortened.
By applying this method to the method of [Claim 1] or [Claim 5] or [Claim 7], it can be used when it is desired to adjust the time until the completion of the clock reaction. The addition of iodide can accelerate the completion of the reaction, and the time to completion of the reaction can be lengthened by lowering the iodate concentration or acid concentration of the mixed solution.
Although the reaction time can be shortened by increasing the iodate concentration or acid concentration of the mixed solution, there is a drawback that the color at the completion of the reaction becomes too dark if the iodate concentration is increased, and the acid concentration is reduced. If it is too high, the iodide of [Claim 11] has an adverse effect such as a decrease in the strength of the solid matter on a chemical reaction that binds through the calcium ions of the alginate and the like to produce a highly viscous solid matter. The method of adding is particularly effective when used in combination with the method of [Claim 5].
[請求項12]は、この時計反応が完了するまでの反応時間を短縮するために、第一段の時計反応であるヨウ素酸塩の還元を、アスコルビン酸(ビタミンC)によって急速に行わせ、反応における中間生成物を急速に生成させる方法について定義している。これにより時計反応の比較的ゆっくりした律速段階である第一段目の反応が完了するまでの時間を短縮することができ、時計反応全体の完了時間を短縮することができる。これは[0028]項と同様に[請求項1]または[請求項5]または[請求項7]の方法に適用することにより、時計反応の完了するまでの時間を調整したいときに用いることができる。
なお、ヨウ素酸塩の還元を急速に行わせるためには、上記のビタミンC以外にも、ハイドロサルファイトなどの還元剤も有効である。
しかし、ビタミンCを添加して反応を早める目的は、反応時間の短縮制御にあるのではなく、その早まった時計反応完了時間によって、[請求項1]ないしは[請求項5]で定義される溶液の変色位置が上方に移動し、その移動量を目視測定することで添加したビタミンCの量が定量できることにある。
すなわち、添加するビタミンCの源は例えば果汁やジュースなどであり、これを[0011]項の(1)で示される反応の亜硫酸塩または亜硫酸水素塩の含有側に10%程度加えることで反応時間が短縮され、[請求項1]で記述される反応の反応位置が移動する。この移動量を短縮した時間に換算し、本発明者らが先に出願した特許「特願2004−77964」の明細書[0031]項から[0036]項に示した反応時間の短縮と併せて換算すれば、添加したビタミンCの量が定量される。
反応位置を反応時間に換算するには、予め滴下してから何秒後に溶液がその位置に来るかを測定して目盛を振っておけば容易であるし、短縮時間からビタミンC濃度への換算は「特願2004−77964」の明細書に記載したように、予めビタミンC濃度と短縮される反応時間との関係を測定した表から逆算することであり、以下説明は特願2004−77964の記載内容によるものとして省略する。
[Claim 12] In order to shorten the reaction time until the clock reaction is completed, the reduction of iodate, which is the first stage clock reaction, is rapidly performed by ascorbic acid (vitamin C), Defines how to rapidly produce intermediate products in the reaction. As a result, it is possible to shorten the time until the first stage reaction, which is a relatively slow rate-determining stage of the clock reaction, is completed, and to shorten the completion time of the entire clock reaction. This is used when it is desired to adjust the time until the completion of the clock reaction by applying to the method of [Claim 1] or [Claim 5] or [Claim 7] as in [0028]. it can.
In addition, in order to rapidly reduce the iodate, a reducing agent such as hydrosulfite is also effective in addition to the above vitamin C.
However, the purpose of speeding up the reaction by adding vitamin C is not to control the shortening of the reaction time, but to the solution defined in [Claim 1] or [Claim 5] depending on the speed of the clock reaction completion time. The amount of the vitamin C added can be quantified by moving the discoloration position upward and visually measuring the amount of movement.
That is, the source of vitamin C to be added is, for example, fruit juice or juice, and the reaction time is added by adding about 10% to the sulfite or bisulfite-containing side of the reaction shown in (1) of the item [0011]. And the reaction position of the reaction described in [Claim 1] moves. This movement amount is converted into a shortened time, and in addition to the reaction time shortening shown in the paragraphs [0031] to [0036] of the patent application “Japanese Patent Application No. 2004-77964” filed earlier by the present inventors. If converted, the amount of added vitamin C is quantified.
To convert the reaction position to reaction time, it is easy to measure the number of seconds after dropping the solution in advance and shake the scale. Conversion from shortened time to vitamin C concentration As described in the specification of “Japanese Patent Application No. 2004-77964”, it is to perform a reverse calculation from a table in which the relationship between vitamin C concentration and the shortened reaction time is measured in advance. Omitted because of the description.
さて[請求項5]で定義し、明細書の[0015]項から[0020]項、特に[0020]項でその効果を要約記述したインテリア等に於いて、同時に組み合わせる時計反応として[0011]項の(1)から(4)で定義するようなヨウ素デンプン反応をを利用するものについては、A液の液滴を次々にB液に滴下していく動作を続けていくと、A液の液滴の中に発生した三ヨウ化物イオン(ヨウ素)が、[0017]項で説明したように、A液の外周にできた膜を透過してB液中に少しずつ溶出していく。長い時間の後に、この三ヨウ化物イオン(ヨウ素)によってB液が赤茶色あるいはデンプンも少し溶出する場合には赤紫色に着色してくる。 Now, in the interior etc. defined in [Claim 5] and summarizing the effects in the [0015] to [0020], particularly in the [0020] section of the specification, the [0011] As for those using the iodine starch reaction as defined in (1) to (4) of (1) to (4), when the liquid A droplet is continuously dropped into the B liquid, The triiodide ions (iodine) generated in the droplets permeate through the film formed on the outer periphery of the liquid A and elute into the liquid B little by little as described in the section [0017]. After a long period of time, if the B solution is reddish brown or starch is also eluted a little by this triiodide ion (iodine), it becomes colored purple.
これを防止するために発明したものが、[請求項13]で定義したように、このB液中に過酸化水素を添加する手法である。1日ないし2日の時間オーダにおいて、この過酸化水素は、A液の液滴から溶出してきた三ヨウ化物イオン(ヨウ素)をヨウ素酸イオンに酸化し、B液が三ヨウ化物イオン(ヨウ素)の赤茶色ないしはデンプンと反応した赤紫色に着色することを防止する。 Invented in order to prevent this, as defined in [Claim 13], is a method of adding hydrogen peroxide to this B liquid. In the time order of 1 to 2 days, this hydrogen peroxide oxidizes triiodide ions (iodine) eluted from droplets of liquid A to iodate ions, and liquid B is triiodide ions (iodine). This prevents the reddish brown or reddish purple color that has reacted with starch.
ただし、2日以上の長い時間オーダにおいては、過酸化水素の還元性という逆の反応性も現れ、これはB液中に大量に存在するヨウ素酸イオンをヨウ素に還元し、過酸化水素自身は気体の酸素と水に酸化され、発生したヨウ素あるいはこれから生じる三ヨウ化物イオンにより、逆にB液を赤茶色にする。この時点では過酸化水素濃度が低下して、[0031]項で記載の反応がおこらなくなり、赤茶色が定着する。従って、B液に過酸化水素を加える手順は、演示を行う1日前以内、望めるならば演示を行う直前でB液に混合するのが良い。 However, in the long time order of 2 days or more, the reverse reactivity of hydrogen peroxide reduction also appears, which reduces the iodate ions present in large quantities in the B liquid to iodine, On the contrary, the B liquid is made reddish brown by the generated iodine or triiodide ions generated from it, which is oxidized to gaseous oxygen and water. At this time, the hydrogen peroxide concentration is lowered, the reaction described in the item [0031] does not occur, and the reddish brown color is fixed. Therefore, the procedure for adding hydrogen peroxide to the liquid B is preferably mixed with the liquid B within one day before the performance, or just before the performance if desired.
以上、述べたように、[請求項1]、[請求項2]あるいは[請求項5]のインテリア等に適用する化学反応としては振動反応や時計反応や水素イオンまたは水酸イオンが発生する反応を利用することができ、ヨウ素酸塩と亜硫酸塩とデンプンからヨウ素デンプン反応の濃い赤紫あるいは濃い青紫の発色を突然得る時計反応について詳述したが、これは[0011]項の(2)から(11)のような反応についても同様の演示効果を得ることができる。
例えば、[0011]項の(8)のようなBelousov−Zhabotinsky反応を利用した場合には、緑、青、紫、赤と色が変わってまた緑に戻るという繰り返しの変色を当該インテリア等で見ることができる。
As described above, the chemical reaction applied to the interior of [Claim 1], [Claim 2] or [Claim 5] is a vibration reaction, a clock reaction, a reaction in which hydrogen ions or hydroxide ions are generated. The clock reaction that suddenly obtains a deep reddish or dark blue-violet color of the iodine starch reaction from iodate, sulfite and starch has been described in detail from (2) of item [0011]. A similar demonstration effect can be obtained for reactions such as (11).
For example, when the Belousov-Zhabotinsky reaction as in (8) of item [0011] is used, repeated discoloration in which the color changes from green, blue, purple, red and back to green is seen in the interior. be able to.
また、[0011]項の(6)チオ硫酸塩と過ヨウ素酸塩の混合による水酸イオン(OH−)の発生する(時計)反応などを用いた場合、この混合溶液のpH変化を示すpH指示薬としていくつかの異なる変色点を持つpH指示薬を混合して適用すれば、例えば赤、橙、黄、緑、青、藍、紫と次々に色の変化するインテリア等を構成することが可能である。これは[請求項14]から[請求項23]に関係しており、この詳細説明は後述する。 In addition, in the case of using the (clock) reaction in which hydroxide ion (OH-) is generated by mixing (6) thiosulfate and periodate in [0011], the pH indicating the pH change of this mixed solution is used. If a pH indicator with several different discoloration points is mixed and applied as an indicator, it is possible to construct an interior whose color changes one after another, for example, red, orange, yellow, green, blue, indigo, and purple. is there. This relates to [Claim 14] to [Claim 23], which will be described in detail later.
さて、以上のような振動反応や時計反応や水素イオンまたは水酸イオンが発生する反応を開始させる手段として、ここまでは[請求項1]、[請求項2]、[請求項5]のような方法を用いる場合について説明したが、溶液を一定時間間隔で混合する方法として、日本古来から伝わる、いわゆる「ししおどし」を用いる方法が考えられる。 Now, as means for initiating the vibration reaction, the clock reaction, and the reaction in which hydrogen ions or hydroxide ions are generated as described above, as described in [Claim 1], [Claim 2], and [Claim 5]. Although the case of using such a method has been described, as a method of mixing the solution at a constant time interval, a method using so-called “shishidoshi” transmitted from ancient times in Japan can be considered.
[請求項7]はこの「ししおどし」を使って、振動反応や時計反応や水素イオンまたは水酸イオンが発生する反応を開始させる方法を記述しており、混合することにより前記反応が開始される2種以上の溶液を「ししおどし」形状のものに少量ずつ導入し、溶液が十分たまり、この「ししおどし」が作動すると、溶液が一挙に容器中に流入し、2種以上の溶液が混合する。
この2種以上の溶液を受ける「ししおどし」は、2個以上のものが別々に作動して、中の溶液が一つの容器に流入する方法をとってもよいし、(図3の16)で示す連結した「ししおどし」のように、2個以上の「ししおどし」を連結し、流入動作が作動するときは同時に一つの容器(図3の17)中に溶液を流入させて混合する方法をとってもよい。
容器には、溶液が少しずつ排出される出口(図3の18)を設けておくと、反応が完了した後の溶液をゆっくりと排出し、次に「ししおどし」が作動するまでに容器を空にして次の溶液混合による反応を待ち受けることができる。
なお、容器は(図3の17)のようなものでも良いし、後述の[実施例4]の図4で示したような管状容器を用いても良い。
[Claim 7] describes a method of starting a vibration reaction, a clock reaction, and a reaction in which hydrogen ions or hydroxide ions are generated by using this “shishio doshi”, and the reaction is started by mixing. Two or more kinds of solutions are introduced little by little into a “shishio doshi” shape, and the solution is sufficiently accumulated. When this “shishio doshi” is activated, the solution flows into the container all at once and the two or more kinds of solutions are mixed.
This “shishio doshi” that receives two or more kinds of solutions may take a method in which two or more of them operate separately and the solution in them flows into one container, or the connection shown in (16 in FIG. 3). As in the case of “Shishidoshi”, two or more “Shishidoshi” may be connected, and when the inflow operation is activated, the solution may be poured into one container (17 in FIG. 3) and mixed at the same time.
If the container is provided with an outlet (18 in FIG. 3) through which the solution is discharged little by little, the solution after the completion of the reaction is slowly discharged, and then the container is emptied until “Shishidoshi” is activated. Thus, the reaction by the next solution mixing can be awaited.
The container may be as shown in (17 in FIG. 3), or a tubular container as shown in FIG. 4 of [Example 4] described later.
2種類以上の溶液を混合して、化学反応により酸性あるいはアルカリ性の物質がゆっくりと発生してくる現象がある。
例えば[0011]項の(5)の反応では加水分解により水素イオン(塩酸)がゆっくりと発生して酸性に、(6)及び(7)の反応では、化学反応により水酸イオンが発生して溶液がゆっくりとアルカリ性になっていく。
There is a phenomenon in which two or more kinds of solutions are mixed and an acidic or alkaline substance is slowly generated by a chemical reaction.
For example, in the reaction (5) of item [0011], hydrogen ions (hydrochloric acid) are slowly generated by hydrolysis and become acidic. In reactions (6) and (7), hydroxide ions are generated by chemical reaction. The solution slowly becomes alkaline.
このとき、2種類以上の溶液の一つまたは複数に、pHによって色の変わるpH指示薬を加えておくと、その指示薬が変色する変色点までは変化がなく、水素イオンあるいは水酸イオンの発生量がその変色点を通過するとき突然溶液の色が変わるという、時計反応に類似の現象となる。 At this time, if a pH indicator whose color changes depending on pH is added to one or more of two or more types of solutions, there is no change up to the discoloration point at which the indicator changes color, and the amount of hydrogen ions or hydroxide ions generated This is a phenomenon similar to a clock reaction, in which the color of the solution suddenly changes as it passes through the discoloration point.
この現象をインテリア等に適用したものを[請求項2]及び[請求項5]及び[請求項7]で定義したが、その反応成分の組成について優れていると考えられるものを[請求項14]に示す。この反応成分は[0011]項(1)から(11)には列記していない。 What applies this phenomenon to interiors and the like is defined in [Claim 2], [Claim 5] and [Claim 7], but what is considered to be excellent in the composition of the reaction component [Claim 14]. ]. This reaction component is not listed in [0011] (1) to (11).
[請求項14]では、その指示薬の発色において、チオ硫酸ナトリウムやチオ硫酸カリウム、チオ硫酸アンモニウムなどのチオ硫酸塩と過酸化水素の反応により、チオ硫酸塩が酸化されて四チオン酸塩を生じ、このとき水素イオンを消費し、溶液がアルカリ性になる現象を用いている。
この化学反応は次のように記述される。
2・S2O3(2−) + H2O2 + 2・H+ = S4O6(2−) + 2・H2O
ここで、S2O3(2−)はチオ硫酸イオン、H2O2は過酸化水素、H+は水素イオン、S4O6(2−)は四チオン酸イオン、H2Oは水を意味するものとし、2・の記号は当該イオンが2等量、反応に関わっていることを示し、=の記号は反応の進行を示す右向き矢印記号の代わりに用いた記号で、左辺から右辺へ反応が進行することを表すものとする。
この式が意味するところは、1分子の過酸化水素により2個のチオ硫酸イオンが酸化され、その際2個の水素イオンを消費し、1個の四チオン酸イオンと2分子の水が生じるということで、この水素イオンの消費により、ゆっくりと酸性の溶液は酸性度が下がり、また、中性やアルカリ性の水溶液でもこの反応は進行し、水素イオンの消費により水酸イオンが増加して溶液のアルカリ性が強くなっていく。
[Claim 14] In the color development of the indicator, the thiosulfate is oxidized by the reaction of thiosulfate such as sodium thiosulfate, potassium thiosulfate, and ammonium thiosulfate with hydrogen peroxide to produce tetrathionate, At this time, hydrogen ions are consumed and the solution becomes alkaline.
This chemical reaction is described as follows.
2 · S2O3 (2-) + H2O2 + 2 · H + = S4O6 (2-) + 2 · H2O
Here, S2O3 (2-) is a thiosulfate ion, H2O2 is hydrogen peroxide, H + is a hydrogen ion, S4O6 (2-) is a tetrathionate ion, and H2O is water. It shows that ions are involved in 2 equivalents of the reaction, and the symbol of = is a symbol used in place of the right arrow symbol indicating the progress of the reaction, and indicates that the reaction proceeds from the left side to the right side.
This means that two thiosulfate ions are oxidized by one molecule of hydrogen peroxide, consuming two hydrogen ions, resulting in one tetrathionate ion and two molecules of water. Therefore, the acidity of the acidic solution slowly decreases due to the consumption of hydrogen ions, and the reaction proceeds even in neutral or alkaline aqueous solution, and the hydroxide ions increase due to the consumption of hydrogen ions. The alkalinity of becomes stronger.
さて、この反応を起こす混合溶液中にpH指示薬を混合しておくと、変色するインテリア等を構成することができ、本発明の[請求項2]及び[請求項5]及び[請求項7]で定義するインテリア等や、特願2004−177997で定義する「玩具またはインテリア等」に適用したときにその効果を引き出すことができる。
この[請求項14]で示した反応をこれらのインテリア等に適用する利点は、その材料が一般に流通している安全で安価なものであること、これらを少量使うことで十分反応を起こすことができるという点である。[0011]項(6)、(7)で示したような反応を、こうしたインテリア等に用いることもできるが、材料が一般的でなく、過ヨウ素酸塩のように比較的高価な材料を使う必要があったり、ホルムアルデヒドのように人体への有害性を有するものを利用する必要があり、この点で[請求項14]の反応は優れている。
Now, if a pH indicator is mixed in the mixed solution that causes this reaction, an interior or the like that changes color can be formed. [Claim 2], [Claim 5] and [Claim 7] The effect can be brought out when applied to the interior or the like defined in (1) or “toy or interior” defined in Japanese Patent Application No. 2004-177997.
The advantage of applying the reaction shown in [Claim 14] to these interiors and the like is that the material is generally safe and inexpensive, and that a sufficient reaction can be caused by using a small amount of these materials. It is a point that can be done. [0011] The reactions shown in items (6) and (7) can be used for such interiors, but the materials are not common and relatively expensive materials such as periodate are used. It is necessary to use those which are harmful to human bodies such as formaldehyde, and the reaction of [Claim 14] is excellent in this respect.
[請求項15]で定義するように、[請求項2]及び[請求項5]及び[請求項7]で定義するインテリア等に適用する目的で、これを構成する指示薬の発色において、過ヨウ素酸カリウム、過ヨウ素酸ナトリウム、過ヨウ素酸アンモニウムなどの過ヨウ素酸塩と、チオ硫酸ナトリウムやチオ硫酸カリウム、チオ硫酸アンモニウムなどのチオ硫酸塩との反応により、チオ硫酸塩が酸化されて四チオン酸塩を生じ、このとき水素イオンを消費し、溶液がアルカリ性になる現象を用いることができる。
[0041]で述べたように、この反応は比較的高価な過ヨウ素酸塩を用いる必要があり、これは短所であるが、一方長所としては反応の速度が比較的速く、アルカリ性側の色が出やすいということである。
As defined in [Claim 15], for the purpose of applying to the interior defined in [Claim 2], [Claim 5] and [Claim 7], in the coloration of the indicator constituting it, periodate Reaction of periodate such as potassium acid, sodium periodate, and ammonium periodate with thiosulfate such as sodium thiosulfate, potassium thiosulfate, and ammonium thiosulfate results in oxidation of thiosulfate to tetrathionate A phenomenon can be used in which a salt is formed, hydrogen ions are consumed and the solution becomes alkaline.
[0041] As mentioned in [0041], this reaction requires the use of a relatively expensive periodate, which is a disadvantage, while the advantage is that the reaction is relatively fast and the color on the alkaline side is It is easy to come out.
この化学反応は次のように記述される。
2・S2O3(2−) + IO4− + 2・H+ = S4O6(2−) + IO3− + H2O
ここで、S2O3(2−)はチオ硫酸イオン、IO4−は過ヨウ素酸イオン、H+は水素イオン、S4O6(2−)は四チオン酸イオン、IO3−はヨウ素酸イオン、H2Oは水を意味するものとし、2・の記号は当該イオンが2等量、反応に関わっていることを示し、=の記号は反応の進行を示す右向き矢印記号の代わりに用いた記号で、左辺から右辺へ反応が進行することを表すものとする。
この式が意味するところは、1分子の過ヨウ素酸イオンにより2個のチオ硫酸イオンが酸化され、その際2個の水素イオンを消費し、1個の四チオン酸イオンと1個のヨウ素酸イオンと1分子の水が生じるということで、この水素イオンの消費により、ゆっくりと酸性の溶液は酸性度が下がり、また、中性やアルカリ性の水溶液でもこの反応は進行し、水素イオンの消費により水酸イオンが増加して溶液のアルカリ性が強くなっていく。
This chemical reaction is described as follows.
2 · S2O3 (2-) + IO4- + 2 · H + = S4O6 (2-) + IO3- + H2O
Here, S2O3 (2-) means thiosulfate ion, IO4- means periodate ion, H + means hydrogen ion, S4O6 (2-) means tetrathionate ion, IO3- means iodate ion, and H2O means water. The
This formula means that two thiosulfate ions are oxidized by one molecule of periodate ion, consuming two hydrogen ions, one tetrathionate ion and one iodate. Because of the generation of ions and one molecule of water, the acidity of the acidic solution slowly decreases due to the consumption of hydrogen ions, and the reaction proceeds even in neutral and alkaline aqueous solutions. Hydroxyl ions increase and the alkalinity of the solution increases.
[0037]項から[0043]項の説明において、pH指示薬として、[請求項16]で示すように、メチルレッド及びブロムチモールブルー及び、フェノールフタレインまたはクレゾールフタレインを混合して得られるpH指示薬を適用した場合、そのpHにより虹の7色を出現させることができる。
メチルレッドはpH5付近に変色点を持ち、これより酸性側で紅、pH5付近で橙、これよりもアルカリ側で黄を示し、ブロムチモールブルーはpH7付近に変色点を持ち、これより酸性側で黄、pH7付近で緑、これよりアルカリ側で青となり、フェノールフタレインまたはクレゾールフタレインはpH9付近に変色点を持ち、これより酸性側で無色、pH9付近で薄紅、これよりもアルカリ側で紅を示す。
従って、これらのpH指示薬を適切な割合で混合したpH指示薬はpH5よりも酸性側で赤、pH5付近で橙、pH6付近で黄、pH7付近で緑、pH8付近で青、pH9付近で藍、pH9よりもアルカリ側で紫の色変化を示す。
更にこれにpH9付近に変色点を持ち、これより酸性側で黄、pH9付近で緑、これよりもアルカリ側で青を示すチモールブルーを少し加えると更にpH9付近の藍色が良く出るようになる。
In the description of items [0037] to [0043], a pH indicator obtained by mixing methyl red and bromthymol blue and phenolphthalein or cresolphthalein as shown in [16] as a pH indicator. Is applied, seven colors of rainbow can appear depending on its pH.
Methyl red has a discoloration point near
Accordingly, a pH indicator in which these pH indicators are mixed at an appropriate ratio is red on the acidic side of
Furthermore, when a little thymol blue having a discoloration point near
ここで、例えば[請求項2]または[請求項5]または[請求項7]の構成により、[請求項14]や[請求項15]で定義する溶液を混合し、混合する一方または両方の水溶液に例えばリン酸や塩酸などの酸を混合して、混合後の溶液のpHが4以下になるようにしておくと、混合後の溶液がまず酸性の赤を示し、溶液のpHが変化していく段階で赤から橙、黄、緑、青、藍、紫の7色のように多彩な色彩変化を起こさせることができ、色変化のおもしろいインテリア等を構成することができる。 Here, for example, according to the configuration of [Claim 2] or [Claim 5] or [Claim 7], the solution defined in [Claim 14] or [Claim 15] is mixed, and one or both of the mixed are mixed. When an acid such as phosphoric acid or hydrochloric acid is mixed with the aqueous solution so that the pH of the mixed solution is 4 or less, the mixed solution first shows an acidic red color, and the pH of the solution changes. In the course of development, various color changes such as red, orange, yellow, green, blue, indigo, and purple can be caused, and an interesting interior with color change can be constructed.
このように[請求項16]では赤、橙、黄、緑、青、藍、紫の7色に変化するpH指示薬を定義した。この組成の指示薬の利点は、色とpHの関係が前述のように単純で分かり易いことで、この色によって現在の溶液のpHがどのような状態になっているかわかることである。
しかし欠点は、[請求項14]や[請求項15]で定義する溶液の混合によりアルカリ性にする場合、藍や紫が発生するまでに長い時間を要するということである。すなわち、反応による水酸イオンは時間とともに単純に増加するが、pHの指標はlogであり、pH9の水酸イオン濃度はpH8の水酸イオン濃度の10倍であり、pH8の青からpH9の藍に移る時間は、pH7の緑からpH8の青に移るのに要する時間の約10倍を要するということである。pH10付近の紫がきれいに発色するまでには、さらに藍が発色するまでの10倍の時間を要することになる。
なお、酸性の赤から橙に移行するまでの時間は、酸性度を調整して制御可能であり、ある時間は赤のままであり、突然橙に移行し、次々に黄、緑、青、藍、紫と色が移行する様子を面白くするために必要なものであり、受容できる。
Thus, in
However, a disadvantage is that, when making alkaline by mixing the solutions defined in [Claim 14] and [Claim 15], it takes a long time until indigo and purple are generated. That is, although the hydroxide ion due to the reaction simply increases with time, the pH index is log, the
In addition, the time to shift from acidic red to orange can be controlled by adjusting the acidity, and it remains red for a certain period of time, and then suddenly shifts to orange, and then yellow, green, blue, indigo one after another. It is necessary and acceptable to make the transition of purple and color interesting.
[請求項17]で定義したpH指示薬の組成は、上記[0046]項で記載した[請求項16]で定義する指示薬の組成に起因する問題を解決するために考慮されたものであって、メチルレッド及びブロムチモールブルー及びクレゾールレッド(o−クレゾールスルホフタレイン)を混合して得られるpH指示薬を定義している。
この組成によるpH指示薬は比較的低いアルカリ度で藍色や紫色が出現するため、このpH指示薬を例えば本発明の[請求項2]及び[請求項5]及び[請求項7]及び[請求項14]や[請求項15]で定義するインテリア等や、特願2004−177997で定義する「玩具またはインテリア等」に適用したときに、上記の藍や紫が発色するまでに長い時間を要するという問題を回避することができて、より効果的なインテリア等や「玩具またはインテリア等」を構成することができる。
また、[請求項17]で定義したpH指示薬の組成は、特願2004−61319の[請求項1]で定義するpH指示薬としても適用することが可能である。
The composition of the pH indicator defined in [Claim 17] is considered in order to solve the problem caused by the composition of the indicator defined in [Claim 16] described in [0046] above, It defines a pH indicator obtained by mixing methyl red and bromthymol blue and cresol red (o-cresol sulfophthalein).
Since the pH indicator of this composition appears indigo or purple with a relatively low alkalinity, this pH indicator can be used, for example, according to [Claim 2], [Claim 5], [Claim 7] and [Claims] of the present invention. 14] and [Claim 15], and when applied to "toys or interiors" defined in Japanese Patent Application No. 2004-177997, it takes a long time for the indigo and purple to develop color. Problems can be avoided, and more effective interiors or “toys or interiors” can be configured.
Moreover, the composition of the pH indicator defined in [Claim 17] can also be applied as the pH indicator defined in [Claim 1] of Japanese Patent Application No. 2004-61319.
さて、上記構成成分のうち、メチルレッドはpH5付近に変色点を持ち、これより酸性側で紅、pH5付近で橙、これよりもアルカリ側で黄を示し、ブロムチモールブルーはpH7付近に変色点を持ち、これより酸性側で黄、pH7付近で緑、これよりアルカリ側で青となり、クレゾールレッド(o−クレゾールスルホフタレイン)はpH8付近に変色点を持ち、これより酸性側で黄、pH5付近で橙、これよりもアルカリ側で紅を示す。
従って、これらのpH指示薬を適切な割合で混合したpH指示薬はpH5よりも酸性側で赤、pH5付近で橙、pH6付近で黄、pH7付近で緑、pH7.5付近で青、pH8付近で藍、pH8よりもアルカリ側で紫の色変化を示す。
更にこれにpH9付近に変色点を持ち、これより酸性側で無色、pH9付近で薄紅、これよりもアルカリ側で紅を示すフェノールフタレインまたはクレゾールフタレインを加えると、更にpH9以上の紫色が良く出るようになる。また、フェノールフタレインまたはクレゾールフタレインを過剰に加えると、pH9以上の紫の後に更にアルカリ性が高い範囲で赤紫色を発色させることが可能になる。
Of the above components, methyl red has a discoloration point near
Therefore, a pH indicator in which these pH indicators are mixed in an appropriate ratio is red on the acidic side of
Further, when phenolphthalein or cresolphthalein, which has a discoloration point near
[請求項19]に示す」ように、[請求項17]または[請求項18]で定義したpH指示薬を[請求項14]または[請求項15]で定義する指示薬として適用し、混合する一方または両方の水溶液に例えばリン酸や塩酸や硫酸などの酸を混合しておき、混合後の溶液のpHが4以下になるようにしておくと、混合後の溶液がまず酸性の赤を示し、溶液のpHが変化していく段階で赤から橙、黄、緑、青、藍、紫の7色のように多彩な色彩変化を起こさせることができ、色変化のおもしろいインテリア等を構成することができる。これは[請求項16]で定義したものよりも低いアルカリ度で藍や紫が発色し、より効果的なインテリア等や「玩具またはインテリア等」を構成することができる。 As shown in [Claim 19], the pH indicator defined in [Claim 17] or [Claim 18] is applied and mixed as the indicator defined in [Claim 14] or [Claim 15]. Alternatively, if an acid such as phosphoric acid, hydrochloric acid or sulfuric acid is mixed in both aqueous solutions and the pH of the mixed solution is adjusted to 4 or less, the mixed solution first shows acidic red, As the pH of the solution changes, it can cause various color changes such as red, orange, yellow, green, blue, indigo, and purple, and constitute an interesting interior etc. Can do. In this case, indigo and purple are colored with a lower alkalinity than that defined in [Claim 16], so that a more effective interior or "toy or interior" can be constructed.
なお、[請求項14]または[請求項15]で、予め混合する一方の溶液に酸を加えておく場合、チオ硫酸塩側に加えると、チオ硫酸塩が酸で分解して硫黄と亜硫酸ガスが発生しやすくなるため、[請求項14]では過酸化水素側に、[請求項15]では過ヨウ素酸塩側に加えるべきである。過酸化水素は弱酸性においてその自分解に対する安定性が増すため、[請求項14]の過酸化水素側に酸を加えておくことは、その保存安定性を増すためにも重要なこととなる。
オキシドールとして市販されている3%程度の過酸化水素水も、その安定性確保のため、リン酸などの酸が微量加えられているのが一般的である。
In addition, when an acid is added to one of the solutions to be mixed in advance in [Claim 14] or [Claim 15], when the acid is added to the thiosulfate side, the thiosulfate is decomposed by the acid and sulfur and sulfurous acid gas are added. Therefore, it should be added to the hydrogen peroxide side in [Claim 14] and to the periodate side in [Claim 15]. Since hydrogen peroxide increases its stability against self-decomposition under weak acidity, it is important to add an acid to the hydrogen peroxide side of [Claim 14] in order to increase its storage stability. .
In general, a small amount of acid such as phosphoric acid is added to the hydrogen peroxide solution of about 3% marketed as oxidol to ensure its stability.
次に[請求項20]について、[0052]項から[0056]項で説明する。
[0040]項で示したように、[請求項14]で示した溶液の組み合わせ、すなわち、溶液Cに例えばチオ硫酸ナトリウムなどのチオ硫酸塩水溶液を、もう一方の溶液Dに過酸化水素水溶液を用い、これらの溶液を混合したときには、溶液がゆっくりアルカリ性になっていくが、この反応は数ppmの程度に微量な銅イオンあるいは鉄イオンによって促進され、特に銅イオンが良好な結果を示す。
なお、鉄イオンは溶液が中性になるまでの特性は銅イオンに比べて大きな違いはないが、中性を過ぎてアルカリ性に向かうところでは速度が遅いため、銅イオンに比べると特性は劣っている。
Next, [claim 20] will be described in terms of items [0052] to [0056].
As shown in [0040], a combination of the solutions shown in [Claim 14], that is, an aqueous thiosulfate solution such as sodium thiosulfate in solution C and an aqueous hydrogen peroxide solution in other solution D When these solutions are used and mixed, the solution slowly becomes alkaline, but this reaction is promoted by a trace amount of copper ions or iron ions to the order of several ppm, and particularly copper ions show good results.
In addition, the characteristics of iron ions until the solution becomes neutral are not significantly different from those of copper ions. Yes.
これは、銅イオンあるいは鉄イオンが、過酸化水素によりチオ硫酸塩が酸化される反応を触媒促進するからである。これを銅イオンを例にとって説明する。
水溶液中で、銅イオンは2価の銅イオン(Cu2+)と1価の銅イオン(Cu+)の形態を取り得るが、溶液中に同時に酸化されやすい物質が含まれていると、2価の銅イオン(Cu2+)は酸化剤として働き、還元されやすい物質は酸化され、自身は1価の銅イオン(Cu+)に還元される。ここで、1価の銅イオン(Cu+)は周囲に存在する過酸化水素によって酸化され、再び2価の銅イオン(Cu2+)に戻り、酸化と還元の反応は循環する。このとき銅イオンは反応全体を外部から眺めると、触媒の働きをしている。
This is because copper ions or iron ions catalyze the reaction in which thiosulfate is oxidized by hydrogen peroxide. This will be described using copper ions as an example.
In an aqueous solution, copper ions can take the form of divalent copper ions (Cu2 +) and monovalent copper ions (Cu +). Ions (Cu2 +) act as oxidizing agents, and substances that are easily reduced are oxidized, and themselves are reduced to monovalent copper ions (Cu +). Here, monovalent copper ions (Cu +) are oxidized by hydrogen peroxide present in the surroundings, and are returned to divalent copper ions (Cu2 +) again, and the oxidation and reduction reaction circulates. At this time, the copper ions act as a catalyst when the entire reaction is viewed from the outside.
上記[0052]項の触媒現象は、鉄イオンでも同様のことが言える。
鉄イオンは水溶液中で、二価と三価の状態を取り得るが、三価の鉄イオン(Fe3+)は酸化作用が強く、二価の鉄イオン(Fe2+)は還元性が強い。
水溶液中に3価の鉄イオン(Fe3+)が含まれ、同時に酸化されやすい物質が含まれていると、3価の鉄イオン(Fe3+)は酸化剤として働き、還元されやすい物質は酸化され、自身は2価の鉄イオン(Fe2+)に還元される。ここで、2価の鉄イオン(Fe2+)は周囲に存在する過酸化水素によって酸化され、再び3価の鉄イオン(Fe3+)に戻り、酸化と還元の反応は循環する。このとき鉄イオンは反応全体を外部から眺めると、触媒の働きをしている。
The same can be said for the catalytic phenomenon of the above [0052] even with iron ions.
Although iron ions can be in a divalent or trivalent state in an aqueous solution, trivalent iron ions (Fe3 +) have a strong oxidizing action, and divalent iron ions (Fe2 +) have a strong reducing property.
If trivalent iron ions (Fe3 +) are contained in the aqueous solution and at the same time a substance that is easily oxidized is included, the trivalent iron ions (Fe3 +) act as an oxidizing agent, and the substances that are easily reduced are oxidized. Is reduced to divalent iron ions (Fe2 +). Here, the divalent iron ion (Fe2 +) is oxidized by hydrogen peroxide present in the surroundings, and returns to the trivalent iron ion (Fe3 +) again, and the oxidation and reduction reaction circulates. At this time, the iron ions act as a catalyst when the entire reaction is viewed from the outside.
水溶液中に2価の鉄イオン(Fe2+)が含まれる場合、この2価の鉄イオン(Fe2+)は周囲に存在する過酸化水素により、3価の鉄イオン(Fe3+)に酸化され、以下は[0053]項と同様に、3価の鉄イオン(Fe3+)が酸化されやすい物質を酸化する反応を辿ることになる。
なお、[0051]項で、鉄イオンは、溶液が中性からアルカリに向かう時の特性で、銅イオンに比べて劣っていると記述したが、この原因は鉄イオンが中性またはアルカリ性において非常に水溶解度の低い水酸化鉄を生じやすく、中性を過ぎるとこの物質の発生によって鉄イオンが減少して触媒作用が低下するためと考えられる。銅イオンは鉄イオンに比べるとこの傾向は低いため問題なく、この点で銅イオンが良好な結果を示す。
When a divalent iron ion (Fe2 +) is contained in the aqueous solution, the divalent iron ion (Fe2 +) is oxidized to a trivalent iron ion (Fe3 +) by hydrogen peroxide present in the surrounding area. In the same manner as in the item [0053], a reaction in which trivalent iron ions (
In addition, in [0051], it was described that iron ions are inferior to copper ions because of the characteristics when the solution goes from neutral to alkaline, but this is because the iron ions are very neutral or alkaline. This is probably because iron hydroxide having a low water solubility is likely to be produced, and if it is too neutral, iron ions are reduced due to the generation of this substance and the catalytic action is lowered. There is no problem because copper ions have a lower tendency than iron ions, and copper ions show good results in this respect.
従って、これらの溶液Cまたは溶液Dのいずれかまたは両方に、例えば[請求項16]から[請求項18]で示されるようなpH指示薬を加え、これらを混合すると、これを用いたインテリア等の変色を早めることができる。これが[請求項20]の目的である。
反応を早めるためには、反応物質の濃度を高める方法も考えられるが、経済性あるいは排出される物質が増えることを考えると、微量で作用する触媒物質を用いた方が良い選択と言える。
なお、反応を遅くするには反応物質の濃度を下げればよく、これは簡単にできる。
Therefore, when a pH indicator as shown in, for example, [Claim 16] to [Claim 18] is added to either or both of the solution C and the solution D and these are mixed, Discoloration can be accelerated. This is the object of [claim 20].
In order to speed up the reaction, a method of increasing the concentration of the reactants can be considered, but it can be said that it is a better choice to use a catalytic substance that works in a very small amount considering the economy or the amount of the substance to be discharged increases.
In order to slow down the reaction, the concentration of the reactant can be lowered, and this can be done easily.
用いる銅イオンあるいは鉄イオンも、多い場合には環境に有害となってくるが、実施例で後述するように、数ppmの濃度で十分効果があり、環境に大きな影響を与えない。例えば、水道水の銅イオンまたは鉄イオンの含有許容量は、その味に影響のないという要素を考慮して基準が設けられており、その許容量は銅イオンで1ppm、鉄イオンで0.3ppmとなっている。また、ヒトの一日に必要な銅の量は2から5mgと言われており、このことからも本発明で適用する銅の量は安全上問題のないレベルであることがわかる。
なお、ヒトの一日に必要な鉄の量は、銅に比べて多く、一日7から48mgと言われている。血液中の赤血球中にも、酸素を運ぶ役割を持って血色素ヘモグロビンに固定され、成人人体には3から4gの鉄が含まれていると言われているとおりである。
但し、両元素とも一日の必要を超えて多量に摂取するのは有害であることは言うまでもない。
When many copper ions or iron ions are used, they are harmful to the environment. However, as will be described later in the examples, a concentration of several ppm has a sufficient effect and does not significantly affect the environment. For example, the allowable amount of copper ions or iron ions in tap water is set in consideration of the fact that it does not affect the taste, and the allowable amount is 1 ppm for copper ions and 0.3 ppm for iron ions. It has become. Further, the amount of copper necessary for a human day is said to be 2 to 5 mg. From this, it can be seen that the amount of copper applied in the present invention is at a level causing no safety problem.
It should be noted that the amount of iron required per day for humans is larger than copper, and is said to be 7 to 48 mg per day. It is said that red blood cells in blood are also fixed to hemoglobin hemoglobin with a role of carrying oxygen, and it is said that adult human body contains 3 to 4 g of iron.
However, it goes without saying that both elements are harmful if taken in excess of the daily requirement.
次に[請求項21]の、簡易な銅イオンあるいは鉄イオンの定量測定方法を以下に記述する。
[0051]項から[0056]項では、銅イオンあるいは鉄イオンを添加して、[請求項14]で示す反応速度を速める方法を記述したが、逆にこの反応時間から溶液に含まれている銅イオンあるいは鉄イオンの量を測定することができる。
Next, a simple quantitative measurement method for copper ions or iron ions in [Claim 21] will be described below.
In the paragraphs [0051] to [0056], the method of increasing the reaction rate shown in [Claim 14] by adding copper ions or iron ions was described, but conversely, it is contained in the solution from this reaction time. The amount of copper ions or iron ions can be measured.
一般に鉄イオンは、中性でも水酸化鉄として不溶化して水から除去されやすく、水道水の基準値0.3ppmからもわかるように、水道水には非常に少ない量しか含まれていない。また、銅イオンも最大で1ppmの程度である。これは硫酸銅五水和物の水溶液の濃度換算では4.08mg/lである。 Generally, iron ions are insoluble as iron hydroxide even if neutral, and are easily removed from water, and tap water contains only a very small amount, as can be seen from the standard value of tap water of 0.3 ppm. Also, the maximum copper ion is about 1 ppm. This is 4.08 mg / l in terms of the concentration of the aqueous solution of copper sulfate pentahydrate.
ここで、[請求項14]に示すように、一方の溶液Cとしてチオ硫酸塩水溶液を、もう一方の溶液Dとして過酸化水素水溶液を作成する。過酸化水素水溶液は例えば市販の3%過酸化水素水溶液であるオキシドールを水に溶かして作成する。実施例に示すように、溶液Dの過酸化水素濃度は0.15%程度の非常に希薄なもので良い。
このとき、これらのいずれかまたは両方に例えば[請求項16]から[請求項18]で示されるようなpH指示薬を加えておく。
これら溶液を作成する時に、銅イオン及び鉄イオンの含まれていない水、例えば蒸留水やイオン交換水を用いて溶液C及びDを作成し、これらを混合し、変色の起こる時間を測定しておく。[請求項16]から[請求項18]で示されるようなpH指示薬の場合には7色が出現するので、最も変色が明確にわかり、その色が出現している時間の短い黄色などを選び、その色の出現する時間を測定するとよい。
また、溶液Cまたは溶液Dを作成する際に、これらの両方あるいはどちらか一方に、強制的に例えば硫酸銅五水和物(CuSO4・5H2O)や硫酸鉄(III)(Fe2(SO4)3)の形で銅イオンあるいは鉄イオンを微量加えた水溶液としておく。この銅イオンあるいは鉄イオンの加えられた溶液Cと溶液Dを混合すると、銅イオン及び鉄イオンの含まれていない水を用いたものよりも早い時間で各色への変色が発生する。同様に最も変色が明確にわかり、その色が出現している時間の短い黄色などを選び、その色の出現する時間を測定するとよい。ここで銅イオンあるいは鉄イオンの量を変えて、各色への変色が発生する時間を予め測定し、各イオンの濃度と変色時間の対応表を作成しておく。
Here, as shown in [Claim 14], an aqueous thiosulfate solution is prepared as one solution C, and an aqueous hydrogen peroxide solution is prepared as the other solution D. The aqueous hydrogen peroxide solution is prepared, for example, by dissolving oxidol, which is a commercially available 3% aqueous hydrogen peroxide solution, in water. As shown in the examples, the hydrogen peroxide concentration of the solution D may be very dilute, about 0.15%.
At this time, for example, a pH indicator as shown in [Claim 16] to [Claim 18] is added to either or both of them.
When preparing these solutions, prepare solutions C and D using water that does not contain copper ions and iron ions, such as distilled water or ion exchange water, mix them, and measure the time when discoloration occurs. deep. In the case of a pH indicator as shown in [Claim 16] to [Claim 18], seven colors appear. Therefore, the color change can be clearly understood, and yellow or the like where the color appears for a short time is selected. The time when the color appears may be measured.
Further, when preparing the solution C or the solution D, for example, copper sulfate pentahydrate (CuSO4 · 5H2O) or iron (III) sulfate (Fe2 (SO4) 3) In the form of an aqueous solution containing a small amount of copper ions or iron ions. When the solution C and the solution D to which copper ions or iron ions are added are mixed, discoloration to each color occurs in a time earlier than that using water containing no copper ions and iron ions. Similarly, it is good to know the color change most clearly, select yellow or the like whose color appears for a short time, and measure the time when the color appears. Here, by changing the amount of copper ions or iron ions, the time for the color change to occur is measured in advance, and a correspondence table between the concentration of each ion and the color change time is prepared.
[0059]で測定した時間を基準とし、測定したい銅イオンあるいは鉄イオンの含まれている水を用いて各色に変色するまでの時間を測定した結果と比較することで、測定したい対象水溶液中に含まれる微量の銅イオンあるいは鉄イオンの濃度を決定することができる。[0059]で記載したとおり、指示薬として、[請求項16]から[請求項18]で示されるような7色の現れるpH指示薬を用いた場合には、最も変色が明確にわかり、その色が出現している時間の短い黄色などを選び、その色の出現する時間を比較対象として測定するとよい。
なお、測定対象水溶液中に銅イオン及び鉄イオンの両方が含まれている場合には、そのそれぞれの定量は困難である。
また、[請求項21]で記述したように、[請求項2]の管状容器を用いたインテリア等で簡易に銅イオンまたは鉄イオンを定量測定する際には、銅イオンまたは鉄イオンの影響で、各色の出現するまでの時間が短縮され、[請求項2]で記述される反応の反応位置が移動する現象を用いる。この移動量を短縮した時間に換算すれば、銅イオンまたは鉄イオンの量が簡易に定量測定される。
反応位置を反応時間に換算するには、予め滴下してから何秒後に溶液がその位置に来るかを測定して目盛を振っておけば容易である。
By using the time measured in [0059] as a reference and comparing the result of measuring the time until each color changes with water containing copper ions or iron ions to be measured, The concentration of trace amounts of copper ions or iron ions contained can be determined. As described in [0059], when a pH indicator that appears in seven colors as shown in [Claim 16] to [Claim 18] is used as the indicator, the most discoloration can be clearly seen, and the color is It is preferable to select yellow or the like having a short appearance time, and measure the appearance time of the color as a comparison target.
In addition, when both copper ions and iron ions are contained in the measurement target aqueous solution, it is difficult to quantitatively determine each of them.
Further, as described in [Claim 21], when copper ions or iron ions are simply quantitatively measured in an interior or the like using the tubular container of [Claim 2], the influence of copper ions or iron ions is affected. The phenomenon that the time until the appearance of each color is shortened and the reaction position of the reaction described in [Claim 2] moves is used. If this amount of movement is converted into a shortened time, the amount of copper ions or iron ions can be easily quantitatively measured.
In order to convert the reaction position into the reaction time, it is easy to measure the number of seconds after the solution is dropped and shake the scale.
[請求項14]で定義したチオ硫酸塩と過酸化水素の混合、あるいは[請求項15]で定義したチオ硫酸塩と過ヨウ素酸塩の混合において、チオ硫酸塩が酸化して生成する四チオン酸塩は分解しやすく、その際硫黄や亜硫酸水素塩などの硫黄化合物が発生する。これが一般に言う「硫黄のにおい」として感じられ、反応後の溶液でこれが多少感じられる。
これを抑える目的で、[請求項22]で示すように、反応後の溶液に亜硫酸ナトリウムや亜硫酸カリウムや亜硫酸アンモニウムなどの亜硫酸塩を混合すると有効である。これは、アルカリ性物質の発生する反応の前に加えると反応を妨害して反応しなくなるため、反応が終わった後の溶液に加えるべきである。
なお、上記亜硫酸塩の代わりに、亜硫酸水素塩にアルカリ性物質を加えて弱アルカリ性にしたものを適用しても同様の効果となるが、これは亜硫酸塩を加えていることと等価であり、[請求項22]を逸脱するものではない。
なお、[請求項21]に示す銅塩を加える方法は、同様に「硫黄のにおい」を抑えることにも有効である。
[請求項14]あるいは[請求項15]で用いるチオ硫酸塩は、保存中に酸性にすると硫黄や亜硫酸塩などを生じて分解しやすい。空気中の二酸化炭素の吸収による酸性化でもゆっくりと分解するため、これを防止する目的で、微量の炭酸水素ナトリウムや炭酸カリウムなどの炭酸水素塩や炭酸塩を加えて、酸性での分解を防止することが有効である。これは炭酸水素塩や炭酸塩による酸性化の防止である。また、溶液中にとけ込んだ酸素による酸化を防止するため、水道水等に含まれ、この酸化を触媒する金属塩をマスキングして不活化する目的でエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA2Na)などのキレート剤を加えることも有効である。但し、[請求項20]や[請求項21]で記載するような、銅イオンや鉄イオンを積極的に加えたり、両イオンを定量検出する目的で使用する際には、これらをマスキングして触媒作用を奪う作用のあるエチレンジアミン四酢酸二ナトリウム(EDTA2Na)などのキレート剤を加えるべきではない。
Tetrathione produced by oxidation of thiosulfate in a mixture of thiosulfate and hydrogen peroxide as defined in [Claim 14] or in a mixture of thiosulfate and periodate as defined in [Claim 15] Acid salts are easily decomposed, and sulfur compounds such as sulfur and bisulfite are generated. This is generally felt as “sulfur smell”, and this is somewhat felt in the solution after the reaction.
In order to suppress this, it is effective to mix sulfites such as sodium sulfite, potassium sulfite and ammonium sulfite with the solution after the reaction, as shown in [Claim 22]. This should be added to the solution after the reaction is completed, since it will interfere with the reaction if added before the reaction in which the alkaline substance is generated.
In addition, the same effect can be obtained by applying a weakly alkaline substance by adding an alkaline substance to bisulfite instead of the above sulfite, but this is equivalent to adding sulfite, [ It does not depart from claim 22].
In addition, the method of adding the copper salt shown in [Claim 21] is also effective for suppressing the “sulfur odor”.
If the thiosulfate used in [Claim 14] or [Claim 15] is acidified during storage, sulfur or sulfite is easily generated and decomposed. Since it decomposes slowly even by acidification by absorption of carbon dioxide in the air, in order to prevent this, a small amount of hydrogen carbonate or carbonate such as sodium hydrogen carbonate or potassium carbonate is added to prevent acidic decomposition It is effective to do. This is to prevent acidification by bicarbonate or carbonate. Also, chelating agents such as disodium ethylenediaminetetraacetate (EDTA2Na) are used to mask and inactivate metal salts that are contained in tap water and catalyze this oxidation in order to prevent oxidation due to oxygen dissolved in the solution. It is also effective to add However, as described in [Claim 20] and [Claim 21], when positively adding copper ions or iron ions or using them for quantitative detection of both ions, mask these. A chelating agent such as disodium ethylenediaminetetraacetate (EDTA2Na), which has the effect of depriving the catalytic action, should not be added.
請求項の説明としての最後に、[請求項5]で定義したように、アルギン酸塩とカルシウム塩等の反応によって生じる粒状の液滴の、内部の酸性度あるいはアルカリ性度を変えて、内部に封じたpH指示薬の変色を行わせる方法に関し、そのpH指示薬としてコンゴーレッドを用いた場合の特徴について述べる。
上記粒状の液滴は、[請求項14]または[請求項15]または明細書の[0011]項(5)または(7)のような化学反応を適用することで、粒状の液滴内部の酸性度あるいはアルカリ性度を変えることができる。また、溶液と膜の浸透圧を利用して、膜外の酸性あるいはアルカリ性溶液を膜内部に浸透させる方法で、液滴内部の酸性度あるいはアルカリ性度を変えることができる。その際、液滴内部にpH指示薬を含有させておくとその液滴内部の色を変えることができる。pH指示薬として[請求項16]から[請求項18]で定義したものが適用できることは言うまでもない。
Finally, as defined in [Claim 5], the granular droplets produced by the reaction of alginate and calcium salt, etc., are sealed inside by changing the internal acidity or alkalinity. The characteristics when using Congo red as the pH indicator will be described.
By applying a chemical reaction such as [Claim 14] or [Claim 15] or [0011] (5) or (7) of the specification, the granular droplets are formed inside the granular droplets. Acidity or alkalinity can be changed. Further, the acidity or alkalinity inside the droplet can be changed by a method in which an acidic or alkaline solution outside the membrane is permeated into the inside of the membrane using the osmotic pressure between the solution and the membrane. At this time, if a pH indicator is contained inside the droplet, the color inside the droplet can be changed. Needless to say, those defined in [Claim 16] to [Claim 18] can be applied as pH indicators.
しかしながら、溶液と膜の浸透圧の現象として、逆に膜内部の物質も膜外部に拡散し、膜内部に含有させたpH指示薬が外部に拡散していくこともその例外ではない。このため、この液滴を発生させる操作を続けていくと、次第に膜外部の溶液がpH指示薬の色によって着色し、演示としての液滴の着色が目立たなくなり、演示効果が下がってくる結果となる。
従ってこの場合、適用するpH指示薬には染着性の強いものを用いることでこの問題を回避することができ、[請求項23]に規定したように、この場合コンゴーレッドが好適である。コンゴーレッドはpH4.3付近に変色点を持ち、これより酸性で青紫、pH4.3付近で赤、これよりもアルカリ性側で赤橙を示すpH指示薬である。またコンゴーレッドは染料としても使われ、化学染料が開発された初期の頃に登場した物質であり、医学などの分野でも細胞の染色にも使われているように、染色性が強く、染着した後には色落ちしにくい特徴を持っている。
ここで適用したコンゴーレッドは、高分子化合物であるアルギン酸塩またはアルギン酸の、カルシウムイオン等を媒介とした粘度の高い固形物に強く染着し、この指示薬はこの固形物の膜を透過して外に拡散してくることはない。これにより膜外部の溶液が着色することを防止することができる。
However, as a phenomenon of osmotic pressure between the solution and the membrane, the substance inside the membrane also diffuses outside the membrane, and the pH indicator contained inside the membrane is diffused outside. For this reason, if the operation for generating the droplets is continued, the solution outside the film gradually becomes colored with the color of the pH indicator, and the coloring of the droplets as a presentation becomes inconspicuous, resulting in a decrease in the presentation effect. .
Therefore, in this case, this problem can be avoided by using a strong pH indicator as the applied pH indicator, and as defined in [Claim 23], Congo Red is preferred in this case. Congo red is a pH indicator that has a color change point near pH 4.3 and is acidic and bluish purple, red near pH 4.3, and red-orange on the alkaline side. Congo red is also used as a dye, a substance that appeared in the early days of the development of chemical dyes, and as it is used for cell staining in the fields of medicine and the like, it is highly dyeable and dyed. After that, it has the feature that it is hard to lose color.
Congo red applied here is strongly dyed to a high-viscosity solid substance of high molecular weight, such as alginate or alginic acid, which is mediated by calcium ions, etc. It will not spread to you. This can prevent the solution outside the film from being colored.
この発明によると、何もしていないのに濃い赤紫や青紫が突然発生したり、発色した色が次々に変わったり、いろいろな色が繰り返し出現するという不思議さをもたらすインテリア等を与えることができる。このインテリア等により、子供たちにこの現象の起きている原理に興味を持たせ、この科学的な現象を演示して説明することにより、楽しみながら色の3原色や酸・アルカリという概念、酸・アルカリの強さであるpHの概念、酸化還元によるヨウ化物イオンや三ヨウ化物イオンの析出とヨウ素デンプン反応による発色、ビタミンCの性質、振動反応や時計反応といった科学的な内容を子どもたちに教えるような、教育的な側面に効果がある。 According to the present invention, it is possible to provide an interior or the like that brings about the mysteriousness that suddenly a dark reddish purple or bluish purple occurs without doing anything, the colored color changes one after another, or various colors appear repeatedly. . With this interior, children are interested in the principle of this phenomenon, and by explaining and explaining this scientific phenomenon, the concept of three primary colors, acid and alkali, Teaching children about the concept of pH, which is the strength of alkalis, precipitation of iodide ions and triiodide ions by redox and color development by iodine starch reaction, the nature of vitamin C, vibrational reaction and clock reaction This is effective for educational aspects.
また、この発明によれば、人の手を介さずに上記現象を次々と発生させることができ、
発生している現象の不思議さを強調したインテリア等を与えることができる。
溶液から固形の球形状の物を作り出したり、その球形状の物を変色させる効果を演出することができ、発生している現象の不思議さを強調したインテリア等を与えることができる。
In addition, according to the present invention, the above phenomenon can be generated one after another without human intervention,
An interior that emphasizes the mystery of the phenomenon that occurs can be given.
A solid sphere-shaped object can be created from the solution, and the effect of changing the color of the sphere-shaped object can be produced, and an interior that emphasizes the mystery of the phenomenon that has occurred can be provided.
さらにこの発明によれば、当該インテリア等に使用している試薬類の変質や分解を防止して、長期に安定して用いることのできるインテリア等を構成することができる。 Furthermore, according to the present invention, it is possible to constitute an interior or the like that can be used stably for a long period of time by preventing alteration or decomposition of reagents used in the interior or the like.
なお、本発明によれば、従来のジクロロインドフェノールなどのインドフェノール系試薬を用い、この試薬のビタミンCによる還元脱色を応用したビタミンC検出手法の、試薬が高価であること、この試薬の水溶液が単体で分解しやすく、長期保存に耐えず、検出試薬作成の手間がかかり、分析化学の専門者以外には非常に扱いにくいという欠点を克服し、安価で長期保存に耐え、扱いやすい簡易なビタミンC含有量測定手法を与えることができる。また同様に、極微量の銅イオンを検出する手法を与え、楽しみながら身近で重要な物質であるビタミンC等を定量測定して、子どもたちに科学のおもしろさを伝え、この現象に対する興味から科学を教えるきっかけになるような、教育的な側面に効果がある。 According to the present invention, the conventional reagent for detecting vitamin C using reductive decolorization with vitamin C using an indophenol reagent such as dichloroindophenol, the reagent is expensive, and an aqueous solution of this reagent. It is easy to disassemble, it can not withstand long-term storage, it takes time and effort to create detection reagents, it is very difficult to handle except for specialists in analytical chemistry, it is cheap, easy to handle, long-term storage, easy to handle A method for measuring vitamin C content can be provided. In the same way, we provide a method for detecting extremely small amounts of copper ions, and quantitatively measure vitamin C, which is a familiar and important substance, and inform children about the fun of science. It has an effect on the educational aspect, which is an opportunity to teach.
本発明を実施するに最良の形態は、科学的な現象を用いて演出効果を出すインテリアや、ディスプレイ、玩具、アクセサリとして最良である。また、家庭などで簡単にビタミンCを検出して見せ、子どもなどに教育する学習用教材や、展示会やパーティなどで行う手品の性格を備えた演示装置として最良である。 The best mode for carrying out the present invention is best for interiors, displays, toys, and accessories that produce scientific effects using scientific phenomena. In addition, it is best suited as a learning device that can detect vitamin C easily at home and teach it to children and the like, and a demonstration device with the character of magic performed at exhibitions and parties.
また、本発明を実施する形態として、特願2004−177997で規定したような「変色する玩具またはインテリア等」のようなものも好適である。 Moreover, as an embodiment for carrying out the present invention, a “toy or interior that changes color” as defined in Japanese Patent Application No. 2004-177997 is also suitable.
[請求項1]、[請求項3]、[請求項4]、[請求項9]、[請求項10]で示した一連の手順を一実施例を用いて説明する。 A series of procedures shown in [Claim 1], [Claim 3], [Claim 4], [Claim 9], and [Claim 10] will be described using an embodiment.
図1に示すように、[請求項1]で定義する、混合することにより時計反応が開始される一方の溶液C(図1の5)として以下の調合の溶液を作成する。
水 1000cc
可溶性デンプン 2.0g (0.2%水溶液)
亜硫酸ナトリウム 0.88g (0.088%水溶液)
尿素 20g (2%水溶液)
チモール 0.02g (0.002%水溶液)
EDTA2Na 0.04g (0.004%水溶液)
水酸化ナトリウム 0.16g (0.016%水溶液)
但しEDTA2Naはエチレンジアミン四酢酸二ナトリウムである。
なお、[0026]項の(1)で記載したように、上記調合の溶液は、例えば、可溶性デンプン5%、亜硫酸ナトリウム2.2%、チモール0.05%、水酸化ナトリウム0.4%、尿素25%、エチルアルコール5%の高濃度のものを40cc作成しておき、使用する直前で960ccの水により25倍に薄めて使用するようにすると、長期間の保管に耐えるようになる。これを薄めた結果、尿素は1%となるが、この程度でもデンプン分解防止の効果が期待できる。
As shown in FIG. 1, a solution having the following formulation is prepared as one solution C (5 in FIG. 1), which is defined in [Claim 1] and in which a clock reaction is started by mixing.
1000cc water
Soluble starch 2.0g (0.2% aqueous solution)
Sodium sulfite 0.88g (0.088% aqueous solution)
20 g of urea (2% aqueous solution)
Thymol 0.02g (0.002% aqueous solution)
EDTA2Na 0.04 g (0.004% aqueous solution)
Sodium hydroxide 0.16g (0.016% aqueous solution)
However, EDTA2Na is ethylenediaminetetraacetic acid disodium.
In addition, as described in [0026] (1), the solution of the above preparation is, for example,
また、[請求項1]で定義する、混合することにより時計反応が開始されるもう一方の溶液D(図1の6)として以下の調合の溶液を作成する。
水 1000cc
ヨウ素酸カリウム 2g (0.2%水溶液)
リン酸 8g (0.8%水溶液)
In addition, a solution having the following composition is prepared as the other solution D (6 in FIG. 1), which is defined in [Claim 1] and starts a clock reaction by mixing.
1000cc water
Potassium iodate 2g (0.2% aqueous solution)
Phosphoric acid 8g (0.8% aqueous solution)
これらをそれぞれ別のタンク容器に収納し、ピンチコックで流量を調整して、それぞれ毎秒0.05cc(毎秒1滴)の流量となるように設定し、これを(図1の7)で示す漏斗Bで受け、この漏斗Bで混合された溶液を、(図1の3)で示す漏斗Aの排出口へと滴下する。漏斗Aの先端には、漏斗Aの先端と管状容器(図1の1)とのすきまを確保するための針金(図1の4)が巻かれている。 Each of these is stored in a separate tank container, the flow rate is adjusted with a pinch cock, and each is set to a flow rate of 0.05 cc (1 drop per second), and this is shown in (7 in FIG. 1). The solution received in B and mixed in this funnel B is added dropwise to the outlet of funnel A indicated by (3 in FIG. 1). A wire (4 in FIG. 1) for securing a clearance between the tip of the funnel A and the tubular container (1 in FIG. 1) is wound around the tip of the funnel A.
さて、この漏斗Bに滴下された溶液C(図1の5)と溶液D(図1の6)は、この漏斗B上で混合され、漏斗Aの排出口付近に滴下され、漏斗Aを経由して管状容器を流れていく時に、(図1の2)で示されるような無色透明な溶液の塊となり、流れている間に更に十分混合される。流れていく間に時間が経過し、[0071]項及び[0072]項で示す調合の場合には約8秒を経過した時点のある管状容器の位置において、溶液の塊は突然非常に濃い赤紫の透明な溶液になった。 Now, the solution C (5 in FIG. 1) and the solution D (6 in FIG. 1) dropped onto the funnel B are mixed on the funnel B, dropped near the outlet of the funnel A, and passed through the funnel A. Then, when it flows through the tubular container, it becomes a lump of a colorless and transparent solution as indicated by (2 in FIG. 1), and is further sufficiently mixed while flowing. In the case of the formulation shown in the paragraphs [0071] and [0072], the solution mass suddenly becomes a very dark red at the position of the tubular container at the time when about 8 seconds have passed in the case of the formulation shown in the paragraphs [0071] and [0072]. A clear purple solution was obtained.
[0071]項で示されるように、溶液Cには[請求項9]で規定される尿素及び[請求項10]で規定される水酸化ナトリウムを混合しているが、これらの混合のない場合、2週間後に混合した溶液Cと溶液Dは赤紫色の発色とはならず、三ヨウ化物イオン(ヨウ素)の薄い赤茶色を呈するのみに留まった。タンクに空気がたくさん入った状態で、さらに2週間経過した後は、三ヨウ化物イオン(ヨウ素)の薄い赤茶色も発生しなくなったが、これはC液に加えた亜硫酸ナトリウムが、酸素により酸化されて硫酸ナトリウムに変化し、ヨウ素酸カリウムの三ヨウ化物イオン(ヨウ素)への還元反応が起こらなくなったためと考えられる。これは[請求項9]及び[請求項10]に規定し、明細書の[0026]項の(1)から(7)で詳述した手法で避けることができ、また、濃縮せずに溶液Cをそのまま保存する場合にも、明細書の[0026]項の(2)、(3)、(6)、(7)の手法で亜硫酸ナトリウムの酸化を避けることができる。 As shown in the paragraph [0071], the solution C contains urea as defined in [Claim 9] and sodium hydroxide as defined in [Claim 10], but there is no such mixture. Solution C and Solution D mixed after 2 weeks did not develop a reddish purple color, but only a light reddish brown triiodide ion (iodine). After a further two weeks with a lot of air in the tank, the light reddish brown triiodide ion (iodine) also disappeared, but this was because the sodium sulfite added to the C solution was oxidized by oxygen This is thought to be because it changed to sodium sulfate and the reduction reaction of potassium iodate to the triiodide ion (iodine) no longer occurred. This is defined in [Claim 9] and [Claim 10], and can be avoided by the method described in detail in (1) to (7) of [0026] in the specification. Even when C is stored as it is, oxidation of sodium sulfite can be avoided by the methods (2), (3), (6), and (7) in the item [0026].
[請求項2]、[請求項3]、[請求項4]、[請求項14]、[請求項17]、[請求項18]、[請求項19]、[請求項22]で示した一連の手順を一実施例を用いて説明する。 [Claim 2], [Claim 3], [Claim 4], [Claim 14], [Claim 17], [Claim 18], [Claim 19], [Claim 22] A series of procedures will be described using an embodiment.
図1に示すように、[請求項2]で定義する、混合することにより水酸イオンの発生が開始される一方の溶液C(図1の5)として以下の調合の溶液を作成する。
水 1000cc
チオ硫酸ナトリウム 33g (3.3%水溶液)
メチルレッド 5.5mg (0.00055%水溶液)
クレゾールレッド 26.7mg (0.0027%水溶液)
ブロムチモールブルー 26.7mg (0.0027%水溶液)
フェノールフタレイン 40.0mg (0.004%水溶液)
炭酸水素ナトリウム 100mg (0.01%水溶液)
なお、メチルレッド、クレゾールレッド(o−クレゾールスルホフタレイン)、ブロムチモールブルー、フェノールフタレインは、実際にはこの60倍の高い濃度で溶かしたアルカリ性溶液を作り、これを溶かして溶液Cとした後、指示薬に含まれる余剰のアルカリを希薄塩酸で中和して中性とし、この後炭酸水素ナトリウムを加えた。この溶液Cは緑色をした液体である。
As shown in FIG. 1, a solution having the following formulation is prepared as one solution C (5 in FIG. 1) in which generation of hydroxide ions is started by mixing, as defined in [Claim 2].
1000cc water
Sodium thiosulfate 33g (3.3% aqueous solution)
Methyl red 5.5mg (0.00055% aqueous solution)
Cresol red 26.7mg (0.0027% aqueous solution)
Bromthymol blue 26.7mg (0.0027% aqueous solution)
Phenolphthalein 40.0mg (0.004% aqueous solution)
Sodium bicarbonate 100mg (0.01% aqueous solution)
In addition, methyl red, cresol red (o-cresol sulfophthalein), bromthymol blue, and phenolphthalein actually made an alkaline solution dissolved at a concentration 60 times higher than this, and dissolved this to obtain solution C. Thereafter, the excess alkali contained in the indicator was neutralized with dilute hydrochloric acid to neutralize, and then sodium bicarbonate was added. This solution C is a greenish liquid.
また、[請求項2]で定義する、混合することにより水酸イオンの発生が開始されるもう一方の溶液D(図1の6)として以下の調合の溶液を作成する。
水 1000cc
過酸化水素 1.5g (0.15%水溶液)
塩化水素 0.063g (0.0063%水溶液)
実際には過酸化水素は3%の過酸化水素水溶液であるオキシドールを水で20倍に薄めて作成し、希薄な塩化水素の水溶液(非常に薄い希塩酸)は、0.126%の塩酸を水で20倍に薄めて作成した。
Moreover, the solution of the following preparation is created as the other solution D (6 of FIG. 1) which starts generation | occurrence | production of a hydroxide ion by mixing defined in [Claim 2].
1000cc water
Hydrogen peroxide 1.5g (0.15% aqueous solution)
Hydrogen chloride 0.063g (0.0063% aqueous solution)
Actually, hydrogen peroxide was prepared by diluting 20% of oxidol, which is a 3% hydrogen peroxide aqueous solution, with water, and dilute hydrogen chloride aqueous solution (very dilute hydrochloric acid) And diluted 20 times.
これらをそれぞれ別のタンク容器に収納し、ピンチコックで流量を調整して、それぞれ毎秒0.05cc(毎秒1滴)の流量となるように設定し、これを(図1の7)で示す漏斗Bで受け、この漏斗Bで混合された溶液を、(図1の3)で示す漏斗Aの排出口へと滴下する。漏斗Aの先端には、漏斗Aの先端と管状容器(図1の1)とのすきまを確保するための針金(図1の4)が巻かれている。 Each of these is stored in a separate tank container, the flow rate is adjusted with a pinch cock, and each is set to a flow rate of 0.05 cc (1 drop per second), and this is shown in (7 in FIG. 1). The solution received in B and mixed in this funnel B is added dropwise to the outlet of funnel A indicated by (3 in FIG. 1). A wire (4 in FIG. 1) for securing a clearance between the tip of the funnel A and the tubular container (1 in FIG. 1) is wound around the tip of the funnel A.
さて、この漏斗Bに滴下された溶液C(図1の5)と溶液D(図1の6)は、この漏斗B上で混合され、漏斗Aの排出口付近に滴下され、漏斗Aを経由して管状容器を流れていく時に、(図1の2)で示されるような赤色の透明な溶液の塊となり、流れている間に更に十分混合される。流れていく間に時間が経過し、[0077]項及び[0078]項で示す調合の場合には10秒を経過した時点のある管状容器の位置において、溶液の塊は突然橙色の透明な溶液になり、次第に色が変わっていき、12秒後には黄色、14秒後には緑色、25秒後には青色、32秒後には藍色、40秒後には紫色となり、120秒後には濃い赤紫色になった。
なお、本実施例では、赤から橙への変色までに約10秒かかり、しかも以降順次色が変わって、約40秒後という比較的速やかな時間内に紫まで変色している。効果的な演出のためには赤から橙への変色までは、多少時間がかかった方が良く、順次の変色も多少時間のゆとりがあり、一方、紫までの変色が長すぎない、本実施例のような溶液C、溶液Dの調合割合が適していると考えられる。
これ以上紫までの変色を早くしようとすると、橙から順次黄、緑への移行が早くなりすぎて効果が劣り、この移行をゆっくり見られるように溶液を薄めに調整すると、紫までがなかなか移行しないという結果になる。上記は演出に適した溶液の調合例であり、本発明はこの調整値に限定せず、容器形状や演出の間を考慮してさまざまに調整する。
Now, the solution C (5 in FIG. 1) and the solution D (6 in FIG. 1) dropped onto the funnel B are mixed on the funnel B, dropped near the outlet of the funnel A, and passed through the funnel A. Then, when it flows through the tubular container, it becomes a lump of a red transparent solution as shown by (2 in FIG. 1), and further mixed well while flowing. In the case of the formulation shown in the paragraphs [0077] and [0078], the solution mass suddenly becomes an orange-colored transparent solution at the position of the tubular container at the time when 10 seconds have elapsed in the case of the preparation shown in items [0077] and [0078]. The color gradually changes, yellow after 12 seconds, green after 14 seconds, blue after 25 seconds, indigo after 32 seconds, purple after 40 seconds, and deep red-purple after 120 seconds. became.
In this embodiment, it takes about 10 seconds for the color to change from red to orange, and after that, the color changes sequentially and changes to purple within a relatively quick time of about 40 seconds. For effective production, it is better to take some time until the color changes from red to orange, and the color change to purple is not too long. It is considered that the mixing ratios of solution C and solution D as in the example are suitable.
If you try to change the color to purple more quickly, the transition from orange to yellow and green will be too early, and the effect will be inferior, and if you adjust the solution thinly so that you can see this transition slowly, the color will transition to purple easily. The result is not. The above is a preparation example of a solution suitable for production. The present invention is not limited to this adjustment value, and various adjustments are made in consideration of the container shape and production.
なお、混合してできた溶液は少し「硫黄のにおい」があるが、[請求項22]で示されるような、100ccの3%亜硫酸ナトリウム水溶液を入れた廃液槽に排出したところ、この「硫黄のにおい」は消えた。 The mixed solution has a slight “sulfur smell”, but when discharged to a waste tank containing 100 cc of 3% aqueous sodium sulfite solution as shown in [Claim 22], this “sulfur” The “smell” disappeared.
[請求項5]、[請求項6]、[請求項9]、[請求項10]、[請求項11]、[請求項13]で示した一連の手順を一実施例を用いて説明する。 A series of procedures shown in [Claim 5], [Claim 6], [Claim 9], [Claim 10], [Claim 11], and [Claim 13] will be described using an embodiment. .
図2に示すように、[請求項5]で定義する、混合することにより時計反応が開始される一方の溶液A(図2の8)として以下の調合の溶液を作成する。
水 1000cc
可溶性デンプン 2.0g (0.2%水溶液)
亜硫酸ナトリウム 0.88g (0.088%水溶液)
アルギン酸ナトリウム 10g (1%水溶液)
尿素 100g (10%水溶液)
チモール 0.02g (0.002%水溶液)
EDTA2Na 0.04g (0.004%水溶液)
水酸化ナトリウム 0.16g (0.016%水溶液)
ヨウ化カリウム 0.1g (0.01%水溶液)
ソルビン酸カリウム 1.33g (0.133%水溶液)
但しEDTA2Naはエチレンジアミン四酢酸二ナトリウムである。
溶液Aは無色透明な、やや粘ちょうな液体となる。
As shown in FIG. 2, a solution having the following formulation is prepared as one solution A (8 in FIG. 2), which is defined in [Claim 5] and in which a clock reaction is started by mixing.
1000cc water
Soluble starch 2.0g (0.2% aqueous solution)
Sodium sulfite 0.88g (0.088% aqueous solution)
Sodium alginate 10g (1% aqueous solution)
Urea 100g (10% aqueous solution)
Thymol 0.02g (0.002% aqueous solution)
EDTA2Na 0.04 g (0.004% aqueous solution)
Sodium hydroxide 0.16g (0.016% aqueous solution)
Potassium iodide 0.1g (0.01% aqueous solution)
Potassium sorbate 1.33g (0.133% aqueous solution)
However, EDTA2Na is ethylenediaminetetraacetic acid disodium.
Solution A becomes a colorless, transparent, slightly viscous liquid.
また、[請求項5]で定義する、混合することにより時計反応が開始されるもう一方の溶液B(図2の9)として以下の調合の溶液を作成する。
水 1000cc
ヨウ素酸カリウム 2.5g (0.25%水溶液)
リン酸 4g (0.4%水溶液)
リン酸水素カルシウム一水和物 15g (1.5%水溶液)
硝酸カルシウム四水和物 15g (1.5%水溶液)
過酸化水素 0.3g (0.03%水溶液)
但し、実際には過酸化水素は3%の過酸化水素水溶液であるオキシドールを水で100倍に薄めて作成し(990ccの水にオキシドール10cc)、保存する際には加えない状態とし、使用する直前で添加した。
溶液Bは無色透明な液体となる。
In addition, a solution having the following composition is prepared as the other solution B (9 in FIG. 2) which is defined in [Claim 5] and starts a clock reaction by mixing.
1000cc water
Potassium iodate 2.5g (0.25% aqueous solution)
Phosphoric acid 4g (0.4% aqueous solution)
Calcium hydrogen phosphate monohydrate 15g (1.5% aqueous solution)
Calcium nitrate tetrahydrate 15g (1.5% aqueous solution)
Hydrogen peroxide 0.3g (0.03% aqueous solution)
However, in practice, hydrogen peroxide is prepared by diluting 100% of oxidol, which is a 3% aqueous hydrogen peroxide solution with water (10 cc of oxidol in 990 cc of water). Added just before.
Solution B becomes a colorless and transparent liquid.
これらのうち、溶液Aをタンク容器に収納し、溶液Bを(図2の15)で示す溶液Bの容器に入れ、(図2の13)で示す「すのこ状」の板と(図2の10)で示す傾斜をつけた道筋と、(図2の14)で示す別の道筋を設定し、溶液Aをピンチコックで流量調整して、毎秒0.005cc(10秒に1滴)の流量となるように設定し、これを(図1の14)で示す容器へと滴下する。 Among these, the solution A is stored in a tank container, the solution B is put in the container of the solution B indicated by (15 in FIG. 2), and the “slatted” plate indicated by (13 in FIG. 2) (see FIG. 2). Set the sloped path shown in 10) and another path shown in (14 in FIG. 2), adjust the flow rate of Solution A with a pinch cock, and give a flow rate of 0.005 cc (1 drop per 10 seconds) And drop it into a container indicated by (14 in FIG. 1).
さて、この溶液Bの容器(図2の15)に滴下された無色透明な溶液Aは、溶液Bに滴下された瞬間に、丸い形状となり、溶液Bの中で周囲が固化して無色透明な大きな液滴(図2の12)となる。このとき小さな液滴(図2の11)が同時に発生することがある。 Now, the colorless and transparent solution A dropped in the container of the solution B (15 in FIG. 2) becomes a round shape at the moment when it is dropped into the solution B, and the periphery of the solution B is solidified and is colorless and transparent. Large droplets (12 in FIG. 2) are formed. At this time, small droplets (11 in FIG. 2) may be generated at the same time.
発生した小さな液滴(図2の11)は、(図2の13)で示す「すのこ状」の板のすきまから落ちて、(図2の14)で示す別の道筋を通って、(図2の9)で示す傾斜をつけた道筋には進入せずに、溶液Bの容器(図2の15)の下部に排除される。
無色透明な大きな液滴(図2の12)は、(図2の13)で示す「すのこ状」の板と、(図2の10)で示す傾斜をつけた道筋を通って、ゆっくりと溶液Bの容器(図2の15)の下部に向かって移動し、20秒ほど経過すると外側のごく薄い膜部分が赤紫に変色するのがわかり、40秒後にははっきりと大きな液滴(図2の12)を囲む赤紫の輪が見え、300秒後には溶液Bの容器(図2の15)の下部に落ちた状態で、中まで赤紫に染まった大きな液滴となった。
The generated small droplet (11 in FIG. 2) falls from the clearance of the “snow-like” plate shown by (13 in FIG. 2) and passes through another path shown by (14 in FIG. 2) (FIG. 2). It does not enter the sloped path shown in 9) of 2 and is excluded at the lower part of the container for solution B (15 in FIG. 2).
The colorless and transparent large droplet (12 in FIG. 2) slowly passes through the “sink-like” plate shown in (13 in FIG. 2) and the inclined path shown in (10 in FIG. 2). It moves toward the bottom of the container of B (15 in FIG. 2), and after about 20 seconds, it can be seen that the very thin film portion on the outer side turns reddish purple, and after 40 seconds, a clearly large droplet (FIG. 2). A purple-red ring surrounding 12) was seen, and after 300 seconds it had fallen to the bottom of the solution B container (15 in FIG. 2), and became a large liquid-dyed droplet.
なお、溶液Aに尿素を加えない場合、大きな液滴(図2の12)は(図2の10)で示す傾斜をつけた道筋に沿ってなかなか落ちず、あるものは途中で止まり、あるものは溶液Bに落ちた際に、その衝撃で発生した微小な気泡を付けて、溶液Bの上方に浮いてしまうという状態が出現した。 In addition, when urea is not added to the solution A, a large droplet (12 in FIG. 2) does not easily fall along the inclined path shown by (10 in FIG. 2), and some of the liquid stops and stops in the middle. When the liquid dropped into the solution B, a minute bubble generated by the impact was attached, and a state of floating above the solution B appeared.
また、溶液Aにヨウ化カリウムを加えない場合、上記の変色時間が長く、72秒後にようやく外側のごく薄い膜部分が赤紫に変色するのがわかるという状態であり、きれいに赤紫の輪が認められる前に溶液Bの容器(図2の15)の底に落下してしまうという状態であった。 In addition, when potassium iodide is not added to solution A, the above-mentioned discoloration time is long, and after 72 seconds, it can be seen that the outer thin film portion finally turns reddish purple. It was in a state where it dropped to the bottom of the solution B container (15 in FIG. 2) before being recognized.
更に、溶液Bに過酸化水素を加えない場合、1時間ほどA液の滴下を続けると、溶液Bの容器(図2の15)の底に溜まった大きな液滴(図2の12)から、赤紫の色が拡散して、溶液Bの容器(図2の15)の底の方の溶液Bが赤紫、または時間の経過により赤茶色になったが、過酸化水素を加えてある場合には、そのような変色は見られず、12時間滴下を続けた結果もそのような変色は見られなかった。但し12時間の滴下によって、変色し始める時間は20秒から30秒程度へと延びることが確認された。 Further, when hydrogen peroxide is not added to the solution B, when the dropping of the liquid A is continued for about 1 hour, a large droplet (12 in FIG. 2) accumulated at the bottom of the container of the solution B (15 in FIG. 2) When the reddish purple color diffuses and the solution B near the bottom of the solution B container (15 in FIG. 2) becomes reddish purple or reddish brown over time, but hydrogen peroxide has been added No such discoloration was observed, and no such discoloration was observed as a result of continuing dropping for 12 hours. However, it was confirmed that the time for starting discoloration extended from 20 seconds to about 30 seconds by dropping for 12 hours.
溶液Aの中の成分として可溶性デンプンと亜硫酸ナトリウムとチモールとヨウ化カリウムと水酸化ナトリウムを入れず、代わりにコンゴーレッドを0.0027%溶解させたものは、溶液Bに滴下した当初は赤橙色をしているが、10秒ほど経過すると膜外部が青紫色に変色を始め、内部が赤橙色の大きな液滴(図2の3)となる。これは40秒ほど経過すると中も青紫色の状態になって落下していく。このコンゴーレッドを用いた液滴は、この例の場合には、膜の外部に存在するリン酸によって変色したものであるが、[請求項23]に規定し、明細書の[0063]項で詳細に説明した効果のように、外部の溶液が青紫に染まることはなかった。 Soluble starch, sodium sulfite, thymol, potassium iodide and sodium hydroxide were not added as components in Solution A, but 0.0027% of Congo Red was dissolved instead. However, after about 10 seconds, the outside of the film starts to turn blue-purple, and the inside becomes large red-orange droplets (3 in FIG. 2). After about 40 seconds, this is a blue-purple state and falls. In this example, the droplets using Congo Red are discolored by phosphoric acid existing outside the membrane, but are defined in [Claim 23] and described in [0063] of the specification. Like the effect described in detail, the external solution did not stain blue-violet.
[請求項2]、[請求項7]、[請求項15]、[請求項16]、[請求項22]で示した一連の手順を一実施例を用いて説明する。 A series of procedures shown in [Claim 2], [Claim 7], [Claim 15], [Claim 16], and [Claim 22] will be described using an embodiment.
図4に示すように、[請求項2]で定義する、混合することにより水酸イオンの発生が開始される一方の溶液C(図4の5)として以下の調合の溶液を作成する。
水 1000cc
チオ硫酸ナトリウム 33g (3.3%水溶液)
メチルレッド 5.5mg (0.00055%水溶液)
ブロムチモールブルー 26.7mg (0.0027%水溶液)
チモールブルー 2.3mg (0.00023%水溶液)
フェノールフタレイン 110.0mg (0.011%水溶液)
炭酸水素ナトリウム 100mg (0.01%水溶液)
なお、メチルレッド、ブロムチモールブルー、チモールブルー、フェノールフタレインは、実際にはこの60倍の高い濃度で溶かしたアルカリ性溶液を作り、これを溶かして溶液Cとした後、指示薬に含まれる余剰のアルカリを希薄塩酸で中和して中性とし、この後炭酸水素ナトリウムを加えた。この溶液Cは緑色をした液体である。
As shown in FIG. 4, a solution having the following formulation is prepared as one solution C (5 in FIG. 4) in which generation of hydroxide ions is started by mixing, as defined in [Claim 2].
1000cc water
Sodium thiosulfate 33g (3.3% aqueous solution)
Methyl red 5.5mg (0.00055% aqueous solution)
Bromthymol blue 26.7mg (0.0027% aqueous solution)
Thymol blue 2.3mg (0.00023% aqueous solution)
Phenolphthalein 110.0mg (0.011% aqueous solution)
Sodium bicarbonate 100mg (0.01% aqueous solution)
In addition, methyl red, bromothymol blue, thymol blue, and phenolphthalein actually make an alkaline solution dissolved at a concentration 60 times higher than this, and dissolve this to make solution C, and then the excess contained in the indicator The alkali was neutralized with dilute hydrochloric acid to neutral, and then sodium bicarbonate was added. This solution C is a greenish liquid.
また、[請求項2]で定義する、混合することにより水酸イオンの発生が開始されるもう一方の溶液D(図4の6)として以下の調合の溶液を作成する。
水 1000cc
過ヨウ素酸カリウム 3.1g (0.31%水溶液)
塩化水素 0.036g (0.036%水溶液)
実際には希薄な塩化水素の水溶液(非常に薄い希塩酸)は、0.126%の塩酸を水で3.5倍に薄めて作成した。
Further, a solution having the following composition is prepared as the other solution D (6 in FIG. 4) in which generation of hydroxide ions is started by mixing, as defined in
1000cc water
Potassium periodate 3.1 g (0.31% aqueous solution)
Hydrogen chloride 0.036g (0.036% aqueous solution)
In practice, a dilute hydrogen chloride aqueous solution (very dilute hydrochloric acid) was prepared by diluting 0.126% hydrochloric acid 3.5 times with water.
これらをそれぞれ別のタンク容器に収納し、ピンチコックで流量を調整して、それぞれ毎秒0.05cc(毎秒1滴)の流量となるように設定し、これを(図4の16)で示す連結した「ししおどし」へと滴下する。「ししおどし」が作動したときに、その排出された溶液は(図4の1)の管状容器に導かれ、ここで混合される。この容器は漏斗状受け口と管状の容器部分を組み合わせた形状としたが、この漏斗状受け口の先端には(図4の4)で示されるような、漏斗状受け口先端と管状容器とのすきまを確保するための針金が巻かれている。 Each of these is stored in a separate tank container, the flow rate is adjusted with a pinch cock, and each is set to a flow rate of 0.05 cc (1 drop per second), which is indicated by (16 in FIG. 4). Drip into the “Shishiodo”. When “Shishidoshi” is activated, the discharged solution is guided to the tubular container (1 in FIG. 4) and mixed there. This container has a shape in which a funnel-shaped receiving port and a tubular container part are combined. The tip of the funnel-shaped receiving port has a clearance between the tip of the funnel-shaped receiving port and the tubular container as shown in (4 of FIG. 4). Wire to secure is wound.
さて、この漏斗A(図4の3)に滴下された緑色をした溶液C(図4の5)と無色透明な溶液D(図4の6)は、この漏斗A上で混合され、結果赤色の透明な溶液となり、管状容器を流れていく間に(図4の2)で示されるような赤色の透明な溶液の塊となり、流れていく間に更に十分混合される。流れていく間に時間が経過し、[0093]項及び[0094]項で示す調合の場合には1秒を経過した時点のある管状容器の位置において、溶液の塊は橙色の透明な溶液になり、次々に色が変わっていき、2秒後には黄色、3秒後には緑色、5秒後には青色、10秒後には藍色、100秒後には紫色となり、出口(図4の18)からゆっくりと排出された。
なお、[実施例4]では、[請求項4]で定義し、(図1の7)に示したような漏斗Bを使用していないが、この場合には(図4の16)で示す連結した「ししおどし」の作用で、一度に多くの溶液が漏斗Aから(図4の1)の管状容器に導かれるため、溶液の塊はできやすく、漏斗Bを省略した形態を示した。漏斗Bは、溶液の塊ができやすくなるようにする目的では、あった方がより良いということは言うまでもない。
溶液Cと溶液Dを管状容器ではなく、(図3の17)の容器のような形状のものに流し入れる場合には、混合した溶液全体が上述のような変色をすることになる。
Now, the greenish solution C (5 in FIG. 4) and the colorless transparent solution D (6 in FIG. 4) dropped onto the funnel A (3 in FIG. 4) are mixed on the funnel A, resulting in a red color. The solution becomes a transparent solution of red and becomes a lump of red transparent solution as shown in (2) of FIG. 4 while flowing through the tubular container, and is further sufficiently mixed while flowing. In the case of the preparation shown in the paragraphs [0093] and [0094], the solution mass turns into an orange transparent solution at the position of the tubular container at the time when 1 second has elapsed in the case of the preparation shown in the paragraphs [0093] and [0094]. The color changes one after another, yellow after 2 seconds, green after 3 seconds, blue after 5 seconds, indigo after 10 seconds, purple after 100 seconds, and from the exit (18 in FIG. 4) It was slowly discharged.
In [Embodiment 4], the funnel B defined in [Claim 4] and shown in (7 in FIG. 1) is not used, but in this case, it is shown in (16 in FIG. 4). Since a large amount of solution is guided from the funnel A to the tubular container (1 in FIG. 4) at a time by the action of the connected “Shishidoshi”, the solution lump is easy to form, and the funnel B is omitted. Needless to say, the funnel B is better for the purpose of facilitating the formation of a lump of solution.
When the solution C and the solution D are poured into a container such as the container (17 in FIG. 3) instead of the tubular container, the entire mixed solution changes color as described above.
なお、混合してできた溶液は少し「硫黄のにおい」があるが、[請求項22]で示されるような、100ccの3%亜硫酸ナトリウム水溶液を入れた廃液槽に排出したところ、この「硫黄のにおい」は消えた。 The mixed solution has a slight “sulfur smell”, but when discharged to a waste tank containing 100 cc of 3% aqueous sodium sulfite solution as shown in [Claim 22], this “sulfur” The “smell” disappeared.
[請求項14]と[請求項18]を組み合わせた溶液の混合において、各色の発生するまでの時間はチオ硫酸塩、過酸化水素、リン酸や塩酸などの酸の濃度によって変化する。
チオ硫酸塩と過酸化水素の濃度は水酸イオンの発生する割合に影響するため、橙に変色してからの黄、緑、青、藍、紫に移行していく時間に影響し、これらが濃い場合には移行時間が早く、薄い場合には移行時間が長くなる。
リン酸や塩酸などの酸の濃度は、単純には赤から橙までに変わるまでの時間、すなわち変色が開始したと感じられる時間に影響し、酸濃度が高い場合にはその時間が長く、低い場合にはその時間が短くなる。この酸濃度は、pH指示薬の変色点に達するまでに消費しなければならない水素イオンの量に影響するためである。
これらのことがらを、実施例を用いて説明する。
In the mixing of the solution combining [Claim 14] and [Claim 18], the time until each color is generated varies depending on the concentration of an acid such as thiosulfate, hydrogen peroxide, phosphoric acid or hydrochloric acid.
Since the concentration of thiosulfate and hydrogen peroxide affects the rate at which hydroxide ions are generated, it affects the time it takes to transition to yellow, green, blue, indigo, and purple after it turns orange. When it is dark, the transition time is fast, and when it is light, the transition time is long.
The concentration of acids such as phosphoric acid and hydrochloric acid simply affects the time until the color changes from red to orange, that is, the time when the color change is felt to start, and when the acid concentration is high, the time is long and low. In that case, the time is shortened. This is because the acid concentration affects the amount of hydrogen ions that must be consumed before reaching the discoloration point of the pH indicator.
These matters will be described using examples.
図1に示すように、[請求項2]で定義する、混合することにより水酸イオンの発生が開始される一方の溶液C(図1の5)として以下の調合の溶液を作成する。
水 1000cc
チオ硫酸ナトリウム 32g (3.2%水溶液)
メチルレッド 5.5mg (0.00055%水溶液)
クレゾールレッド 26.7mg (0.0027%水溶液)
ブロムチモールブルー 26.7mg (0.0027%水溶液)
フェノールフタレイン 40.0mg (0.004%水溶液)
炭酸水素ナトリウム 100mg (0.01%水溶液)
但し、チオ硫酸ナトリウム濃度は以下[0100]項に記載のように可変とし、この濃度が変色時間に与える影響を調べている。
この溶液Cは緑色をした液体である。
As shown in FIG. 1, a solution having the following formulation is prepared as one solution C (5 in FIG. 1) in which generation of hydroxide ions is started by mixing, as defined in [Claim 2].
1000cc water
Sodium thiosulfate 32g (3.2% aqueous solution)
Methyl red 5.5mg (0.00055% aqueous solution)
Cresol red 26.7mg (0.0027% aqueous solution)
Bromthymol blue 26.7mg (0.0027% aqueous solution)
Phenolphthalein 40.0mg (0.004% aqueous solution)
Sodium bicarbonate 100mg (0.01% aqueous solution)
However, the sodium thiosulfate concentration is variable as described in [0100] below, and the effect of this concentration on the color change time is examined.
This solution C is a greenish liquid.
[請求項2]で定義する、混合することにより水酸イオンの発生が開始されるもう一方の溶液D(図1の6)として以下の調合の溶液を作成する。
水 1000cc
過酸化水素 1.42g (0.142%水溶液)
塩化水素 0.06g (0.006%水溶液)
但し、過酸化水素及び塩化水素濃度は以下[0101]項に記載のように可変とし、この濃度が変色時間に与える影響を調べている。
A solution having the following composition is prepared as the other solution D (6 in FIG. 1) in which generation of hydroxide ions is started by mixing, as defined in [Claim 2].
1000cc water
Hydrogen peroxide 1.42g (0.142% aqueous solution)
Hydrogen chloride 0.06g (0.006% aqueous solution)
However, the hydrogen peroxide and hydrogen chloride concentrations are variable as described in [0101] below, and the influence of these concentrations on the color change time is investigated.
ここで、チオ硫酸ナトリウム(表ではNa2S2O3と略す)、過酸化水素(表ではH2O2と略す)及び塩化水素(表ではHClと略す)の濃度を変化させ、それぞれ赤、橙、黄、緑、青、藍、紫が出現するまでの時間([s])を測定した結果を以下に示す。なお、各試薬の濃度は混合後で示しており、上記[0098]項と[0099]項の処方で、溶液Cを3ccと溶液Dを3cc混合した場合には、チオ硫酸ナトリウム1.6%、過酸化水素0.071%、塩化水素0.0030%となる。
混合後の各試薬の濃度[%] 各色が発生するまでの時間[s]
HCl H2O2 Na2S2O3 赤 橙 黄 緑 青 藍 紫
0.0030 0.071 1.60 0 10 12 14 25 32 40
0.0030 0.071 1.00 0 15 17 19 60 70 100
0.0030 0.071 0.80 0 22 25 27 75 80 95
0.0044 0.071 2.40 0 12 13 14 25 30 35
0.0044 0.071 4.70 0 12 13 14 15 19 30
0.0030 0.048 1.60 0 13 15 17 35 40 45
0.0030 0.048 3.20 0 7 8 9 13 15 25
0.0030 0.071 1.60 0 10 12 14 25 32 40
0.0030 0.048 1.60 0 13 15 17 35 40 45
0.0030 0.0242 1.60 0 21 24 25 58 64 70
0.0030 0.0945 1.60 0 8 9 10 22 27 40
0.0030 0.048 1.60 0 13 15 17 35 40 45
0.0020 0.048 1.60 0 1 3 5 18 25 30
なお、上記データから[0098]項で記載した、[請求項14]と[請求項18]を組み合わせた溶液の混合したときの特徴が良く読み取れるが、測定時の色判定は人の目と主観で行っているため、やや誤差が多いことを考慮する必要がある。
なお、各色と、おおよその水溶液のpHとの関係は[0048]項の記載にもとづき判断され、おおよそ、赤はpH5よりも酸性側でH4.5以下を目安とし、橙はpH5付近、黄はpH6付近、緑はpH7付近、青はpH7.5付近、藍はpH8付近、紫はpH8よりもアルカリ側で、その目安としてpH8.5以上である。
上記データを横軸にその溶液のpH、縦軸に変色までの時間を対数目盛でプロットしたものを図5から図8に示す。
ここで、図5は過酸化水素濃度を一定にし、チオ硫酸ナトリウム濃度を変えたときの変色時間の変化の様子、図6は同様に過酸化水素濃度を図5より下げた状態で一定にし、チオ硫酸ナトリウム濃度を変えたときの変色時間の変化の様子、図7は塩化水素の濃度とチオ硫酸ナトリウム濃度を一定にして過酸化水素濃度を変化させたときの変色時間の変化の様子、図8は過酸化水素濃度とチオ硫酸ナトリウム濃度を一定にして塩化水素の濃度を変えたときの変色時間の変化の様子を示している。
これらの図から、この混合溶液は弱酸性までは水酸イオンの発生する反応が速やかに進み、中性を超えるとその反応が遅くなっていることがわかる。[0040]項に記載したように、この反応には水素イオンH+が介在しており、中性に近くなると、あるいは中性を超えると、水素イオンの濃度が急速に低下するために反応速度が低下しているものと考えられる。塩化水素濃度は橙から始まる一連の変色が始まるまでの時間に影響し、それ以降の変色の推移に要する時間にはあまり影響しない。過酸化水素濃度あるいはチオ硫酸ナトリウム濃度は、それぞれが濃いほど、変色が始まるまでの時間あるいは変色の推移に要する時間を短縮する効果がある。
アルカリ性が高くなると、再び変色の進む度合い、すなわち水酸イオン(OH−)の発生速度が上がるように見えるが、これは過酸化水素がアルカリ性で分解されやすくなり、チオ硫酸ナトリウムの酸化により水酸イオンの発生する反応が起きやすくなっているためである、と発明者らは考えている。
Here, the concentrations of sodium thiosulfate (abbreviated as Na2S2O3 in the table), hydrogen peroxide (abbreviated as H2O2 in the table) and hydrogen chloride (abbreviated as HCl in the table) were changed, and red, orange, yellow, green, blue, respectively. The results of measuring the time ([s]) until indigo and purple appear are shown below. The concentration of each reagent is shown after mixing. When 3 cc of solution C and 3 cc of solution D are mixed according to the prescriptions of the above [0098] and [0099] items, sodium thiosulfate 1.6% Hydrogen peroxide 0.071% and hydrogen chloride 0.0030%.
Concentration of each reagent after mixing [%] Time until each color is generated [s]
HCl H2O2 Na2S2O3 Red Orange Yellow Green Blue Indigo Purple 0.0030 0.071 1.60 0 10 12 14 25 32 40
0.0030 0.071 1.00 0 15 17 19 60 70 100
0.0030 0.071 0.80 0 22 25 27 75 80 95
0.0044 0.071 2.40 0 12 13 14 25 30 35
0.0044 0.071 4.70 0 12 13 14 15 19 30
0.0030 0.048 1.60 0 13 15 17 35 40 45
0.0030 0.048 3.20 0 7 8 9 13 15 25
0.0030 0.071 1.60 0 10 12 14 25 32 40
0.0030 0.048 1.60 0 13 15 17 35 40 45
0.0030 0.0242 1.60 0 21 24 25 58 64 70
0.0030 0.0945 1.60 0 8 9 10 22 27 40
0.0030 0.048 1.60 0 13 15 17 35 40 45
0.0020 0.048 1.60 0 1 3 5 18 25 30
From the above data, the characteristics of the mixed solution of [Claim 14] and [Claim 18] described in item [0098] can be read well, but color determination at the time of measurement is human eye and subjective It is necessary to consider that there are a lot of errors.
The relationship between each color and the approximate pH of the aqueous solution is judged based on the description in [0048]. Approximately, red is acidic side of pH5 and H4.5 or less, orange is around pH5, yellow is In the vicinity of
FIG. 5 to FIG. 8 show the above data plotted on a logarithmic scale with the pH of the solution on the horizontal axis and the time until the color change on the vertical axis.
Here, FIG. 5 shows a state of change in discoloration time when the hydrogen peroxide concentration is made constant and the sodium thiosulfate concentration is changed, and FIG. 6 similarly shows a state where the hydrogen peroxide concentration is made lower than that in FIG. Change in discoloration time when changing sodium thiosulfate concentration, FIG. 7 shows change in discoloration time when changing hydrogen peroxide concentration with constant hydrogen chloride concentration and sodium thiosulfate concentration, 8 shows how the color change time changes when the hydrogen chloride concentration is changed with the hydrogen peroxide concentration and the sodium thiosulfate concentration kept constant.
From these figures, it can be seen that the reaction of generating hydroxyl ions proceeds rapidly until the mixed solution is weakly acidic, and that the reaction is delayed when it exceeds neutrality. As described in the paragraph [0040], hydrogen ions H + are present in this reaction, and the reaction rate is increased because the concentration of hydrogen ions rapidly decreases when neutrality is reached or when neutrality is exceeded. It is thought that it is decreasing. The concentration of hydrogen chloride affects the time until a series of color changes starting from orange starts, and does not significantly affect the time required for the subsequent color change. The higher the hydrogen peroxide concentration or sodium thiosulfate concentration is, the shorter the time required for the start of color change or the time required for the change of color change to be reduced.
As the alkalinity increases, the degree of color change, that is, the rate of generation of hydroxide ions (OH-) appears to increase again, but this is because hydrogen peroxide is alkaline and is easily decomposed, and oxidation of sodium thiosulfate causes hydroxyl acid. The inventors consider that this is because the reaction of generating ions easily occurs.
[請求項9]及び[請求項10]において、尿素及びアルカリ性物質を添加することを定義し、明細書の[0024]項から[0026]項でこの効果について記載した。
この効果を実施例として以下に示す。
In [Claim 9] and [Claim 10], it is defined that urea and an alkaline substance are added, and this effect is described in [0024] to [0026] of the specification.
This effect is shown below as an example.
以下の表は、発明者らが2004年9月15日から10月13日にかけて行った、[請求項1]と[請求項9]と[請求項10]の効果を確認する試験の結果である。
試験結果には、[実施例1]に示した組成を基本として、本考案に関する物質を含有したもの、しなかったものや、その濃度を変えたものについて、日数が経過したときに、これらを混合したときの発色の程度(劣化度合い)や変色までの時間を測定した結果が含まれている。
The following table shows the results of tests conducted by the inventors from September 15 to October 13, 2004 to confirm the effects of [Claim 1], [Claim 9] and [Claim 10]. is there.
The test results are based on the composition shown in [Example 1], and those containing or not containing substances related to the present invention or those whose concentration was changed when the number of days passed. It includes the results of measuring the degree of color development (degree of deterioration) when mixed and the time until discoloration.
混合することにより時計反応が開始される一方の溶液C(図1の5)として以下の調合の溶液を作成する。
水 1000cc
可溶性デンプン 2.0g (0.2%水溶液)
亜硫酸ナトリウム 0.88g (0.088%水溶液)
尿素 20g (2%水溶液)
チモール 0.02g (0.002%水溶液)
水酸化ナトリウム 0.16g (0.016%水溶液)
A solution having the following composition is prepared as one solution C (5 in FIG. 1) in which a clock reaction is started by mixing.
1000cc water
Soluble starch 2.0g (0.2% aqueous solution)
Sodium sulfite 0.88g (0.088% aqueous solution)
20 g of urea (2% aqueous solution)
Thymol 0.02g (0.002% aqueous solution)
Sodium hydroxide 0.16g (0.016% aqueous solution)
これを基本とし、この濃度や組成成分を変更したときの変色までの時間[s]と変色の劣化度合いを、日数の経過毎に優、良、可、否の四段階で判定した結果を[0107]項に示す。 Based on this, the time [s] until the color change when changing the concentration and composition component and the deterioration degree of the color change were determined in four stages of excellent, good, good, good / no good every day. 0107].
この際、混合することにより時計反応が開始されるもう一方の溶液D(図1の6)として以下の調合の溶液を作成し、溶液Cと1:1の割合で混合して発色の様子を観察した。
水 1000cc
ヨウ素酸カリウム 2g (0.2%水溶液)
リン酸 8g (0.8%水溶液)
At this time, a solution having the following composition was prepared as the other solution D (6 in FIG. 1) that started the clock reaction by mixing, and mixed with the solution C at a ratio of 1: 1 to show the color development. Observed.
1000cc water
Potassium iodate 2g (0.2% aqueous solution)
Phosphoric acid 8g (0.8% aqueous solution)
以下に[0104]項で示す溶液Cの組成として、試験を行った成分を水溶液中の各成分の重量%で示す。
溶液番号 [%]
ア イ ウ エ オ
デンプン 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
亜硫酸ナトリウム 0 0.088 0.088 0.088 0
亜硫酸水素ナトリウム 0.073 0 0 0 0.073
チモール 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
ソルビン酸カリウム 0.133 0.133 0 0 0
水酸化ナトリウム 0 0.016 0 0.016 0
尿素 0 10 0 0 0
溶液番号 [%]
カ キ ク ケ
デンプン 0.2 0.2 0.2 0.2
亜硫酸ナトリウム 0.088 0.088 0.088 0.088
亜硫酸水素ナトリウム 0 0 0 0
チモール 0.002 0.002 0.002 0.002
ソルビン酸カリウム 0 0 0 0
水酸化ナトリウム 0.016 0.016 0.016 0.016
尿素 0 10 2 5
この溶液アから溶液ケを[0106]項で示した組成の溶液Dと1:1の割合で混合し、その変色までの時間[s]と変色の色の濃さ、色合いを判定した結果を以下に示す。
溶液 作成直後 8日後 12日後 16日後 22日後 30日後 41日後
ア 優 可 8s 否 10s否 否 否 否
イ 優 優 8s 優 8s 優 11s優 12s良 2s 良
ウ 優 優 2s 可 2s 可 否 否 否
エ 優 優 6s 優 6s 優 6s 良 5s 良 2s 良
オ 優 優 5s 優 5s 優 6s 良 4s 良 2s 良
溶液 作成直後 4日後 8日後 13日後 21日後 32日後
カ 8s 優 5s 優 5s 優 7s 優 6s 良 2s 可
キ 8s 優 8s 優 10s優 10s良 13s可 10s否
ク 8s 優 6s 優 7s 優 7s 優 6s 優 2s 優
ケ 8s 優 6s 優 7s 優 9s 優 8s 優 2s 優
上記結果において、時間経過とともに変色までの時間が短くなっているものは、容器の開け閉めを繰り返し容器に新しい空気を入れて酸素を供給し、中の亜硫酸塩が酸化して消費されてしまったことが主な原因と考えられる。変色の度合いに優または良と付けたものは、赤紫色が良く出たことを示し、デンプンの劣化度合いが少なかったことを意味する。
尿素10%のものが、時間経過とともに変色の悪い結果を示すものがあったが、この結果については、尿素の長期水溶液中における経時分解によって、水酸イオンとアンモニウムイオンが発生し、そのアルカリ性のため、時計反応の三ヨウ化物イオンの発生する反応が弱くなったためと考えている。
この試験では、水酸化ナトリウムを加え、尿素を2重量%から5重量%加えたものが良い結果を示した。
なお、本測定は薄めた状態で保存せざるを得ない場合について、その溶液Cの経時変化を確認したもので、実際に保存する際は[0026]項に挙げたように、高濃度で、空気がほとんど容器に入らないようにして保存するため、さらにずっと保存性が良い。
Hereinafter, as the composition of the solution C shown in the item [0104], the tested components are shown by weight% of each component in the aqueous solution.
Solution number [%]
Ai Uo starch 0.2 0.2 0.2 0.2 0.2
Sodium bisulfite 0.073 0 0 0 0.073
Thymol 0.001 0.001 0.001 0.001 0.001
Potassium sorbate 0.133 0.133 0 0 0
Solution number [%]
Oyster
Starch 0.2 0.2 0.2 0.2
Sodium sulfite 0.088 0.088 0.088 0.088
Thymol 0.002 0.002 0.002 0.002
Sodium hydroxide 0.016 0.016 0.016 0.016
The solution A was mixed with the solution D having the composition shown in the item [0106] at a ratio of 1: 1, and the time until the color change [s], the color depth of the color change, and the result of judging the color tone were determined. It is shown below.
Immediately after preparation of the
Some of the
In this test, sodium hydroxide was added and urea was added in an amount of 2 to 5% by weight.
In addition, this measurement confirmed the time-dependent change of the solution C in the case where it must be stored in a diluted state. When actually storing, as described in the item [0026], at a high concentration, Because it is stored so that almost no air enters the container, it is much better stored.
なお、[実施例1]において、酸濃度や適用する酸の種類を変えた場合の変色までの時間との関係は特願2004−77964にて測定結果を記載し、また、ヨウ素酸イオンの濃度との関係も、水素イオン濃度との関係を併せ、定量的な関係式を特願2004−77964の明細書の[0008]項で記述したので、詳細はそちらを参照することとし、ここでの説明は省略した。 In [Example 1], the relationship between the acid concentration and the time until color change when the type of acid to be applied is changed is described in Japanese Patent Application No. 2004-77964, and the concentration of iodate ions Since the quantitative relational expression is described in the paragraph [0008] of the specification of Japanese Patent Application No. 2004-77964, the relationship with the hydrogen ion concentration is described in the paragraph [0008]. The explanation was omitted.
[実施例7]では、管状容器や「ししおどし」を用いずに、非常に濃いチオ硫酸塩を使った「手品のように見える7色の出現する水溶液の演出方法」と、銅イオンによりこの変色時間が制御できる例を示す。また、この変色時間計測により、逆に測定対象の水に含まれる銅イオンの量を定量できることを示す。
この[実施例7]は、[請求項14]と[請求項17]から[請求項19]と[請求項20]を組み合わせた例である。
In [Example 7], without using a tubular container or “Shioshidoshi”, the “coloring method of 7-colored aqueous solution that looks like a magic trick” using very concentrated thiosulfate, and this discoloration by copper ions. An example in which time can be controlled is shown. Moreover, it shows that the amount of copper ions contained in the water to be measured can be quantified by this discoloration time measurement.
[Embodiment 7] is an example in which [Claim 14] and [Claim 17] to [Claim 19] and [Claim 20] are combined.
[請求項14]で定義する、混合することにより水酸イオンの発生が開始される一方の溶液Cとして以下の調合の溶液を作成する。
チオ硫酸ナトリウム五水和物 16g
上記チオ硫酸ナトリウムに水を加えて20ccとする。 (80%水溶液)
A solution having the following formulation is prepared as one solution C in which generation of hydroxide ions is started by mixing as defined in [Claim 14].
Sodium thiosulfate pentahydrate 16g
Add water to the sodium thiosulfate to make 20 cc. (80% aqueous solution)
[請求項14]で定義する、混合することにより水酸イオンの発生が開始されるもう一方の溶液Dとして以下の調合の溶液を作成する。
水 1000cc
過酸化水素 0.48g (0.048%水溶液)
塩化水素 0.042g (0.0042%水溶液)
メチルレッド 5.5mg (0.00055%水溶液)
クレゾールレッド 26.7mg (0.0027%水溶液)
ブロムチモールブルー 26.7mg (0.0027%水溶液)
フェノールフタレイン 40.0mg (0.004%水溶液)
なお、0.048%の過酸化水素水溶液は、オキシドールとして市販されている3%の過酸化水素水16ccを水984ccに溶かして作成し、これに3.5%の塩酸を0.15cc加えて塩化水素0.042gを添加したと等価にした。
この溶液Dは赤色をした液体である。
A solution having the following formulation is prepared as the other solution D as defined in [Claim 14] in which generation of hydroxide ions is started by mixing.
1000cc water
Hydrogen peroxide 0.48g (0.048% aqueous solution)
Hydrogen chloride 0.042g (0.0042% aqueous solution)
Methyl red 5.5mg (0.00055% aqueous solution)
Cresol red 26.7mg (0.0027% aqueous solution)
Bromthymol blue 26.7mg (0.0027% aqueous solution)
Phenolphthalein 40.0mg (0.004% aqueous solution)
The 0.048% aqueous hydrogen peroxide solution was prepared by dissolving 16 cc of 3% aqueous hydrogen peroxide commercially available as oxidol in 984 cc of water, and adding 0.15 cc of 3.5% hydrochloric acid to this. Equivalent to adding 0.042 g of hydrogen chloride.
This solution D is a reddish liquid.
手品のように演出する目的で、以下の手順を実施する。
(1)容器Aに[0110]項で示す溶液Cを0.1cc滴下する。滴下するスポイト等の口径にも若干依存するが、一滴は約0.05ccであり、この場合には2滴を滴下した。この溶液の分量では、溶液が透明なこともあって、容器には何も入っていないように見える。
(2)(1)で溶液Cを滴下した容器Aに、[0111]項で作成した溶液Dを4.9cc混合し、よく混ぜる。混ぜた直後はこの容器Aに入った混合溶液は赤色をした液体である。
(3)混合した直後から時間の計測を開始する。
(4)ある時間(この調合の場合には24s)が経過すると、この容器Aに入った混合溶液は急に元々の赤から橙、黄、緑と変色を始めるので、その変色までに要した時間を計測して記録する。
(5)(4)に引き続き青、藍、紫と変色していくが、緑までの変色時間に比較して、青以降の変色までに要する時間は長くなる。どの点で青であるかということを見極めるのも難しくなり、判定誤差は大きくなるが、誤差が大きいことを考慮しながら、各色になったときの時間を判定して記録していく。
上記(1)から(5)の演出により、空のように見える容器Aに赤色の液体を注ぎ、しばらくすると、何もしていないのに容器Aの中の液体が赤から次々と橙、黄、緑、青、藍、紫と変色していき、手品のような演出効果をもたらすことができる。
For the purpose of producing like magic tricks, the following procedure is implemented.
(1) 0.1 cc of the solution C shown in the item [0110] is dropped into the container A. Although depending slightly on the diameter of the dropper or the like, one drop is about 0.05 cc. In this case, two drops were dropped. At this volume of solution, the solution may be clear and appear to contain nothing in the container.
(2) 4.9 cc of the solution D prepared in the item [0111] is mixed in the container A in which the solution C is dropped in (1), and mixed well. Immediately after mixing, the mixed solution in the container A is a reddish liquid.
(3) Time measurement is started immediately after mixing.
(4) When a certain period of time (24 s in the case of this preparation) has elapsed, the mixed solution that has entered the container A suddenly starts to change color from the original red to orange, yellow, and green. Measure and record time.
(5) The color changes to blue, indigo, and purple following (4), but the time required for the color change after blue is longer than the color change time until green. It is difficult to determine at which point it is blue, and the determination error increases. However, considering the large error, the time when each color is reached is determined and recorded.
By the effects (1) to (5) above, the red liquid is poured into the container A that looks empty, and after a while, the liquid in the container A changes from red to orange, yellow, The color changes from green, blue, indigo, and purple, and can produce a magic effect.
ここで、チオ硫酸ナトリウム(表ではNa2S2O3と略す)、過酸化水素(表ではH2O2と略す)及び塩化水素(表ではHClと略す)の濃度を一定とし、溶液Dに硫酸銅五水和物を添加したときの、それぞれ赤、橙、黄、緑、青、藍、紫が出現するまでの時間([s])を測定した結果を以下に示す。なお、各試薬の濃度は混合後で示しており、上記で、溶液Cを0.1ccと溶液Dを4.9cc混合した場合には、チオ硫酸ナトリウム1.6%、過酸化水素0.048%、塩化水素0.0042%となる。
なお、硫酸銅五水和物(CuSO4・5H2O)には銅イオンが重量換算で24.5%含まれており、以下は硫酸銅五水和物の濃度で示しているが、銅イオンの重量%で示す場合には、この数値に0.245を乗じる必要がある。
混合後の硫酸銅五水和物の濃度[%] 各色が発生するまでの時間[s]
赤 橙 黄 緑 青 藍 紫
0.000 ( 0ppm) 0 24 26 28 55 70 100
0.001 ( 10ppm) 0 18 20 24 40 50 70
0.002 ( 20ppm) 0 17 19 22 27 40 60
0.004 ( 40ppm) 0 9 11 13 23 28 34
0.006 ( 60ppm) 0 8 10 12 22 26 30
0.008 ( 80ppm) 0 7 8 9 11 13 18
0.012 (120ppm) 0 5 6 7 9 11 16
0.014 (140ppm) 0 4 5 6 8 10 15
0.020 (200ppm) 0 3 4 5 6 7 9
0.028 (280ppm) 0 3 4 5 6 7 8
0.036 (360ppm) 0 2 3 4 5 6 7
0.040 (400ppm) 0 1 2 3 4 5 6
0.060 (600ppm) 0 1 1.5 2 3 4 5
0.080 (800ppm) 0 0 0.5 1 2 2.5 3
0.100(1000ppm) 0 0 0.5 1 2 2.5 3
0.200(2000ppm) 0 0 0 0.5 1 1.5 2
0.400(4000ppm) 0 0 0 0.5 0.6 .7 1
なお、混合後の硫酸銅五水和物の濃度が0.1%を超えたところ付近で、混合後3s後に一旦溶液が紫色になった後、7s後に緑に戻り、しばらくの後また紫になるというpH振動現象が見られた。0.2%では4s後に紫から緑に戻り、0.4%では2s後に紫から緑に戻ったが、紫に再び戻るにはより長い時間を要する結果となった。これは、本インテリア等の演出において、また違った変化を与える結果となる。pH振動現象の出現においては、変色までの時間の制御が難しく、振動するpHの範囲がやや狭かったが、本出願において、pH振動現象が上記の濃度の組み合わせにおいて出現したという事実を記載しておく。通常pH振動現象を出現させるには、溶液の濃度の選定が難しく、濃すぎても薄すぎても振動しない結果となる。本物質とその濃度の組み合わせ条件では、混合直後に攪拌した後は放置してpH振動現象を観測した。こうしたpH振動現象は、[請求項1]のような振動現象でもあり、[請求項2]のような水酸イオン等の発生する現象でもある。
混合後の硫酸銅五水和物の濃度が0.08重量%を超えた付近では、反応後の「硫黄のにおい」が少なくなる効果がはっきりと見られ、これにより[請求項22]に規定し、明細書の[0051]項で説明した銅塩の効果も同時に確認された。
Here, the concentrations of sodium thiosulfate (abbreviated as Na2S2O3 in the table), hydrogen peroxide (abbreviated as H2O2 in the table) and hydrogen chloride (abbreviated as HCl in the table) were kept constant, and copper sulfate pentahydrate was added to the solution D. The results of measuring the time ([s]) until red, orange, yellow, green, blue, indigo and purple appear when added are shown below. The concentration of each reagent is shown after mixing. In the above, when 0.1 cc of solution C and 4.9 cc of solution D are mixed, 1.6% sodium thiosulfate, 0.048 hydrogen peroxide %, Hydrogen chloride 0.0042%.
The copper sulfate pentahydrate (CuSO4 · 5H2O) contains 24.5% of copper ions in terms of weight, and the following is shown by the concentration of copper sulfate pentahydrate. In the case of%, it is necessary to multiply this value by 0.245.
Concentration of copper sulfate pentahydrate after mixing [%] Time until each color is generated [s]
Red Orange Yellow Green Blue Indigo Purple 0.000 (0 ppm) 0 24 26 28 55 70 100
0.001 (10 ppm) 0 18 20 24 40 50 70
0.002 (20 ppm) 0 17 19 22 27 40 60
0.004 (40 ppm) 0 9 11 13 23 28 34
0.006 (60 ppm) 0 8 10 12 22 26 30
0.008 (80 ppm) 0 7 8 9 11 13 18
0.012 (120 ppm) 0 5 6 7 9 11 16
0.014 (140 ppm) 0 4 5 6 8 10 15
0.020 (200 ppm) 0 3 4 5 6 7 9
0.028 (280 ppm) 0 3 4 5 6 7 8
0.036 (360 ppm) 0 2 3 4 5 6 7
0.040 (400 ppm) 0 1 2 3 4 5 6
0.060 (600 ppm) 0 1 1.5 2 3 4 5
0.080 (800 ppm) 0 0 0.5 1 2 2.5 3
0.100 (1000 ppm) 0 0 0.5 1 2 2.5 3
0.200 (2000 ppm) 0 0 0 0.5 1 1.5 2
0.400 (4000 ppm) 0 0 0 0.5 0.6. 7 1
It should be noted that, after the mixing, the concentration of copper sulfate pentahydrate exceeds 0.1%, and after 3 s after mixing, the solution once turns purple, then returns to green after 7 s, and after a while, becomes purple again. A pH oscillation phenomenon was observed. 0.2% returned from purple to green after 4 s, and 0.4% returned from purple to green after 2 s, but it took a longer time to return to purple again. This results in different changes in the production of the interior. In the appearance of the pH oscillation phenomenon, it was difficult to control the time until the color change, and the range of the oscillating pH was somewhat narrow, but in this application, the fact that the pH oscillation phenomenon appeared in the combination of the above concentrations is described. deep. Usually, in order to make the pH oscillation phenomenon appear, it is difficult to select the concentration of the solution. Under the combined conditions of this substance and its concentration, the pH oscillation phenomenon was observed after stirring immediately after mixing and leaving it to stand. Such a pH vibration phenomenon is a vibration phenomenon as in [Claim 1] and a phenomenon in which hydroxide ions and the like are generated as in [Claim 2].
In the vicinity of the concentration of copper sulfate pentahydrate after mixing exceeding 0.08% by weight, the effect of reducing “sulfur odor” after the reaction is clearly seen, and as defined in [Claim 22]. At the same time, the effect of the copper salt described in the [0051] section of the specification was also confirmed.
前記[0113]項で記載した試験結果を図9に示す。
なお、各色と、おおよその水溶液のpHとの関係は[0101]項と同様に、おおよそ赤はpH5よりも酸性側でH4.5以下を目安とし、橙はpH5付近、黄はpH6付近、緑はpH7付近、青はpH7.5付近、藍はpH8付近、紫はpH8よりもアルカリ側で、その目安としてpH8.5以上とした。
当該データから[0051]項から[0056]項で記載した、[請求項20]の効果が良く読み取れる。すなわち、銅イオン濃度が高くなると水酸イオンの発生する速度が速くなっており、これはチオ硫酸塩の酸化される速度が銅イオンの触媒の影響で早くなっているためである。
なお、試験結果について、測定時の色判定は人の目と主観で行っているため、やや誤差が多いことを考慮する必要がある。硫酸銅五水和物の濃度0.001%のときの紫に変色するまでの時間と、0.002%での紫に変色するまでの時間が、全体の傾向と逆になっているが、これは人の目による色判定の誤差によるものと考えられる。
The test results described in the above [0113] are shown in FIG.
The relationship between each color and the approximate pH of the aqueous solution is the same as in item [0101], where approximately red is acidic side of
From the data, the effect of [claim 20] described in items [0051] to [0056] can be read well. That is, as the copper ion concentration increases, the rate at which hydroxide ions are generated increases, and this is because the rate at which thiosulfate is oxidized is increased due to the influence of the copper ion catalyst.
As for the test results, it is necessary to consider that there are a lot of errors because color determination at the time of measurement is performed by human eyes and subjectivity. The time to change to purple when the concentration of copper sulfate pentahydrate is 0.001% and the time to change to purple at 0.002% are opposite to the overall trend. This is considered to be due to an error in color determination by human eyes.
[0113]項に示した測定結果において、黄色及び緑色を通過したときの時間に着目し、このときの硫酸銅五水和物換算の銅イオン濃度と各色に変色するまでの時間の様子を図10に示す。
この図から、銅イオン濃度が上がると、変色までの時間が短くなっていることが読み取れ、これを逆に利用して、銅イオン濃度が未知の溶液の銅イオン濃度を求めることができる。これが[請求項0021]の手法である。
すなわち、ある銅イオン濃度が未知の水溶液があったとき、これを用いて[0110]項、[0111]項と同様に溶液Cと溶液Dを調整し、これに同様にpH指示薬を加える。これらを上記で規定した割合で混合し、このとき黄色あるいは緑色を通過した時間を測定し、図10に当てはめれば、未知の水溶液の銅イオン濃度が算出される。
In the measurement results shown in [0113], paying attention to the time when yellow and green are passed, the copper ion concentration in terms of copper sulfate pentahydrate and the state of time until each color changes are shown in this figure. 10 shows.
From this figure, it can be seen that as the copper ion concentration increases, the time until discoloration is shortened, and this can be used in reverse to determine the copper ion concentration of a solution with an unknown copper ion concentration. This is the method of [Claim 0021].
That is, when there is an aqueous solution with an unknown copper ion concentration, the solution C and the solution D are prepared in the same manner as the items [0110] and [0111], and a pH indicator is added to the solution. These are mixed in the ratio specified above, and the time of passing yellow or green at this time is measured, and if applied to FIG. 10, the copper ion concentration of the unknown aqueous solution is calculated.
[実施例7]の[0109]項から[0114]項の変色時間測定において、水道水に予め含まれる銅イオンの効果を考慮していないが、実際には0.000%と記載した点で微量の銅イオン(水道水の基準から考えて、最大で0.0004%、4ppmの硫酸銅五水和物換算)が影響している可能性は考慮しておく必要がある。
発明者らの試験でも、エチレンジアミン四酢酸2ナトリウム(EDTA2Na)を加えて水道水中の銅イオンをマスキングし、その効果を見る試験を実施しているが、この結果、銅イオンをマスキングしてもあまりあると考えられるEDTA2Naを加えても、まだ変色までの時間が延長される効果が認められた。この原因を発明者らは、EDTA2Naが酸化されることにより主反応を妨害しているものと考えたが、これにより今回使用した水道水にもともと含まれている極微量の銅イオン量を、このようにEDTA2Naでマスキングする方法で決定することはできなかった。
従って、本試験結果で銅イオンの定量を行った場合には、水道水に含まれている最大1ppmの銅イオンの誤差が生じることになるが、ここではこれを無視できる量と考えた。更に精度の高い定量測定を行うには高純度に銅あるいは鉄イオンを除去した水を用いる必要がある。しかし、今回の測定では判定誤差等もあり、そこまで精度を上げても意味がないと考え、ここでは更に高精度な校正基準値は取得しなかった。しかし、電気的な手法などで厳密にpHを測定し、精度の高い校正値を取得するならば、極微量の銅イオンを高精度で定量測定することも可能である。
ここに、EDTA2Naを用いた試験結果を参考に以下に記載する。
但し、チオ硫酸ナトリウム1.6%、過酸化水素0.048%、塩化水素0.0042%を用いており、これらの濃度は銅イオンの効果測定時と同じである。
混合後のEDTA2Na濃度[%] 各色が発生するまでの時間[s]
赤 橙 黄 緑 青 藍 紫
0.000 ( 0ppm) 0 24 26 28 55 70 100
0.002 ( 20ppm) 0 28 32 40 70 90 110
0.004 ( 40ppm) 0 30 35 40 70 90 110
0.008 ( 80ppm) 0 36 38 45 70 85 120
0.012 (120ppm) 0 40 42 57 90 110 125
0.016 (160ppm) 0 42 45 62 90 105 140
0.020 (200ppm) 0 60 65 80 120 150 200
0.040 (400ppm) 0 60 65 105 140 160 210
0.080 (800ppm) 0 60 65 135 185 200 240
なお、EDTANaの効果を銅イオンマスキングの効果に換算する際は、以下の分子量あるいは等価量の違いを係数とする必要がある。
EDTA2Naの分子量=338.3
硫酸銅五水和物の等価量=249.6
すなわち、例えば0.002%のEDTA2Naは0.00148%の硫酸銅五水和物換算の銅イオンをマスキングする。これは銅イオン換算では0.00036%(3.6ppm)の銅イオンと等価である。
In the color change time measurement from [0109] to [0114] in [Example 7], the effect of copper ions contained in tap water in advance is not taken into account, but in practice it is described as 0.000%. It is necessary to consider the possibility that a small amount of copper ions (in terms of tap water standards, 0.0004%, 4 ppm copper sulfate pentahydrate equivalent) is affecting.
In the test of the inventors, the addition of ethylenediaminetetraacetic acid disodium (EDTA2Na) is used to mask copper ions in tap water, and the effect is observed. Even when EDTA2Na considered to be present was added, an effect of extending the time until discoloration was still observed. The inventors considered that the cause was that the main reaction was hindered by oxidation of EDTA2Na, and as a result, the trace amount of copper ions originally contained in the tap water used this time was Thus, it could not be determined by the method of masking with EDTA2Na.
Therefore, when copper ions are quantified in the test results, an error of a maximum of 1 ppm of copper ions contained in tap water occurs, but this is considered to be negligible here. In order to perform quantitative measurement with higher accuracy, it is necessary to use water from which copper or iron ions have been removed with high purity. However, in this measurement, there are judgment errors, etc., and it is considered meaningless to increase the accuracy to that level, and no more accurate calibration reference value was obtained here. However, if the pH is strictly measured by an electrical method or the like and a highly accurate calibration value is obtained, it is possible to quantitatively measure a very small amount of copper ions with high accuracy.
Here, the test results using EDTA2Na are described below with reference.
However, 1.6% sodium thiosulfate, 0.048% hydrogen peroxide, and 0.0042% hydrogen chloride are used, and these concentrations are the same as those when measuring the effect of copper ions.
EDTA2Na concentration after mixing [%] Time until each color is generated [s]
Red Orange Yellow Green Blue Indigo Purple 0.000 (0 ppm) 0 24 26 28 55 70 100
0.002 (20 ppm) 0 28 32 40 70 90 110
0.004 (40 ppm) 0 30 35 40 70 90 110
0.008 (80 ppm) 0 36 38 45 70 85 120
0.012 (120 ppm) 0 40 42 57 90 110 125
0.016 (160 ppm) 0 42 45 62 90 105 140
0.020 (200 ppm) 0 60 65 80 120 150 200
0.040 (400 ppm) 0 60 65 105 140 160 210
0.080 (800 ppm) 0 60 65 135 185 200 240
In addition, when converting the effect of EDTANa to the effect of copper ion masking, it is necessary to use the following difference in molecular weight or equivalent amount as a coefficient.
Molecular weight of EDTA2Na = 338.3
Equivalent amount of copper sulfate pentahydrate = 249.6
That is, for example, 0.002% of EDTA2Na masks 0.00148% of copper ions in terms of copper sulfate pentahydrate. This is equivalent to 0.00036% (3.6 ppm) of copper ions in terms of copper ions.
また、塩化鉄(III)(FeCl3)及び硫酸鉄(III)(Fe2(SO4)3)の形で鉄イオンを加える試験を実施したが、黄色から緑色に移行する時間が非常に短く、青に移行するまでの時間が非常に長く、変色時間を制御する目的で鉄イオンを用いるのは適当ではなかった。
実施した試験結果の例を以下に示す。
但し、チオ硫酸ナトリウム1.6%、過酸化水素0.048%、塩化水素0.0042%を用いており、これらの濃度は銅イオンの効果測定時と同じである。
混合後の塩化鉄(III)の濃度[%] 各色が発生するまでの時間[s]
赤 橙 黄 緑 青 藍 紫
0.000 ( 0ppm) 0 24 26 28 55 70 100
0.002 ( 20ppm) 0 5 7 8 47 60 80
混合後の硫酸鉄(III)の濃度[%] 各色が発生するまでの時間[s]
赤 橙 黄 緑 青 藍 紫
0.000 ( 0ppm) 0 24 26 28 55 70 100
0.002 ( 20ppm) 0 12 14 16 50 70 120
鉄イオンを用いるのが適当ではない理由は、硫酸銅五水和物の濃度0.002%での試験結果が青、藍、紫に変色するまでの時間をも短縮しているのに比べ、鉄イオンの場合には青以降の変色において、これを加えていない場合とほとんど変わりがないことからも読み取れる。
In addition, a test was conducted in which iron ions were added in the form of iron (III) chloride (FeCl3) and iron (III) sulfate (Fe2 (SO4) 3). It took a very long time to migrate, and it was not appropriate to use iron ions for the purpose of controlling the discoloration time.
An example of the test results performed is shown below.
However, 1.6% sodium thiosulfate, 0.048% hydrogen peroxide, and 0.0042% hydrogen chloride are used, and these concentrations are the same as those when measuring the effect of copper ions.
Concentration of iron (III) chloride after mixing [%] Time until each color is generated [s]
Red Orange Yellow Green Blue Indigo Purple 0.000 (0 ppm) 0 24 26 28 55 70 100
0.002 (20 ppm) 0 5 7 8 47 60 80
Concentration of iron (III) sulfate after mixing [%] Time until each color is generated [s]
Red Orange Yellow Green Blue Indigo Purple 0.000 (0 ppm) 0 24 26 28 55 70 100
0.002 (20 ppm) 0 12 14 16 50 70 120
The reason why it is not appropriate to use iron ions is that the test result at a copper sulfate pentahydrate concentration of 0.002% shortens the time until the color changes to blue, indigo and purple. In the case of iron ions, it can be read from the fact that there is almost no change in the discoloration after blue.
また、鉄イオンや銅イオンの代わりにマンガンイオン(Mn2+)やコバルトイオン(Co2+)を添加してみたが、これらは触媒効果を示さず、加えないときと変色時間において有意な差は見られなかった。これらは塩化マンガン四水和物(MnCl2・4H2O)、塩化コバルト六水和物(CoCl2・6H2O)の形で、溶液中に0.002%加えて試験した。
In addition, although manganese ions (Mn2 +) and cobalt ions (Co2 +) were added instead of iron ions and copper ions, they did not show a catalytic effect, and there was no significant difference in the discoloration time compared with the case where they were not added. It was. These were tested in the form of manganese chloride tetrahydrate (
本[実施例7]では人の手で濃度の高い溶液Cと、溶液Dを混合しているが、[請求項7]の[実施例4]とは異なった実施例として、一つの「ししおどし」に[0110]項の溶液Cを導入し、[0111]項の溶液Dを溶液Cの49分の1の速度で容器Aに直接滴下し、「ししおどし」が作動することにより、これら溶液Cと溶液Dが49対1の割合で混合されるようにすると、人の手を介さずに自動的に同様の手順を演出する効果を持たせることができる。容器Aは過剰の溶液をゆっくり排出する機構を持たせれば、連続運転することができる。
なお、本例では混合割合や溶液の濃度を具体的に示したが、使用する容器などの状況に応じて濃度や混合割合は変更して用いるべきものであり、異なった濃度や割合で使用しても本発明を逸脱するものではない。
In this [Embodiment 7], the solution C having a high concentration and the solution D are mixed by hand. As an embodiment different from [Embodiment 4] in [Claim 7], one “Shishidoshi” The solution C of [0110] is introduced into the container A, and the solution D of the item [0111] is directly dropped into the container A at a rate of 1/49 of that of the solution C. And the solution D are mixed at a ratio of 49: 1, it is possible to have an effect of automatically producing a similar procedure without the intervention of a human hand. The container A can be continuously operated if it has a mechanism for slowly discharging excess solution.
In this example, the mixing ratio and concentration of the solution are specifically shown. However, the concentration and mixing ratio should be changed depending on the situation of the container used, and used at different concentrations and ratios. However, it does not depart from the present invention.
なお、本例では銅イオンを強制的に加えているが、[請求項21]に示すとおり、逆にこの結果から、銅イオンが含まれていることが判っている測定対象水の銅イオン含有量を、各色の出現するまでの時間を測定して逆算することができる。 In addition, although copper ion is forcibly added in this example, as shown in [claim 21], conversely, from this result, it is known that copper ion is contained in the measurement target water. The quantity can be calculated back by measuring the time until each color appears.
以上の実施例は、演示装置として実際にはひとつのものとして組み合わせて利用することが効果的である。例えば発明者らは、本発明の提出予定である2004年11月2日現在、[実施例1]、[実施例3]を組み合わせた演示装置を製作中である。この製作物は「実りの喜び」というタイトルで、2004年11月下旬に締め切られる東急ハンズ主催の「第19回ハンズ大賞」に11月中旬に応募する予定である。
これは、無色の2種類の液体を混合することで、時計反応により突然発生するヨウ素デンプン反応の濃い赤紫色の液体をワインに見立て、アルギン酸塩とカルシウムイオンにより発生する粒状固形物を、同様の時計反応を利用したヨウ素デンプン反応により、徐々に色づく赤紫色の粒状物に変化させ、これを色づくぶどう粒に見立て、「次々に実るぶどうからワインができ、皆で喜びを分かち合い、再び皆で畑を耕して良いぶどうを実らせる。自然は循環しており、与えた分また戻ってくる。」という主旨を表現しようとした展示物である。
なお、[実施例2]、[実施例4]を組み合わせた「虹の7色が出現する演示装置」も、現在別の展示物として制作中であり、また、[実施例1]から[実施例4]の全てを1作品に適用してもおもしろいものが製作できるし、補助する演出として[実施例7]を行うと効果的である。
It is effective to use the above embodiments in combination as a single demonstration device. For example, as of November 2, 2004, when the present inventors plan to submit the present invention, the inventors are producing a presentation device that combines [Example 1] and [Example 3]. This work will be submitted in mid-November for the 19th Hands Grand Prix sponsored by Tokyu Hands, which will be closed in late November 2004.
This is because by mixing two colorless liquids, a dark reddish purple liquid of iodine starch reaction suddenly generated by a clock reaction is considered to be wine, and a granular solid generated by alginate and calcium ions Iodine starch reaction using clock reaction, gradually changed into reddish-purple granular material, which was likened to colored grape grains. It is an exhibit that tries to express the gist of "cultivating vineyards and growing good grapes. Nature is circulating and will return again as much as given."
In addition, a “demonstration device in which seven colors of rainbow appear” combining [Example 2] and [Example 4] is currently being produced as another exhibit, and from [Example 1] to [Implementation] Even if all of [Example 4] is applied to one work, it is possible to produce an interesting one, and it is effective to perform [Example 7] as an assisting production.
最後に補足として、以上[0010]項から[0121]項の説明において、亜硫酸塩、亜硫酸水素塩、酸、カルシウム塩、ストロンチウム塩、マグネシウム塩、ヨウ素酸塩、チオ硫酸塩、ヨウ化物、ペルオキソ二硫酸塩、2価のマンガン塩、カリウム塩、銅塩、鉄塩を、一部具体的な物質名の例を付記した一般的な塩または酸として定義したが、更に具体的な化合物名を指定するならば、各一般物質名に対して以下のような化合物を挙げることができることを追記する。
亜硫酸塩:亜硫酸ナトリウム、亜硫酸カリウム、亜硫酸アンモニウム
亜硫酸水素塩:亜硫酸水素ナトリウム、亜硫酸水素カリウム、亜硫酸水素アンモニウム
酸:リン酸、塩酸、硫酸、硝酸、臭素酸、ヨウ素酸、酢酸、乳酸、クエン酸、酒石酸
カルシウム塩:リン酸水素カルシウム、硝酸カルシウム、乳酸カルシウム、塩化カルシウム、臭化カルシウム、ヨウ化カルシウム
ストロンチウム塩:硝酸ストロンチウム、塩化ストロンチウム
マグネシウム塩:硫酸マグネシウム、硝酸マグネシウム、塩化マグネシウム
ヨウ素酸塩:ヨウ素酸カリウム、ヨウ素酸ナトリウム、ヨウ素酸アンモニウム
チオ硫酸塩:チオ硫酸ナトリウム、チオ硫酸カリウム、チオ硫酸アンモニウム
ヨウ化物:ヨウ化カリウム、ヨウ化ナトリウム、ヨウ化アンモニウム、ヨウ化亜鉛、ヨウ化アルミニウム、ヨウ化水素酸、ヨウ化マンガン、ヨウ化リチウム
ペルオキソ二硫酸塩:ペルオキソ二硫酸カリウム、ペルオキソ二硫酸ナトリウム、ペルオキソ二硫酸アンモニウム
2価のマンガン塩:硫酸マンガン、塩化マンガン、硝酸マンガン
カリウム塩:硫酸カリウム、硝酸カリウム、塩化カリウム、リン酸二水素カリウム(第一リン酸カリウム)、第二リン酸カリウム、第三リン酸カリウム、二リン酸カリウム、ソルビン酸カリウム、チオ硫酸カリウム、亜硫酸カリウム、臭化カリウム、ヨウ化カリウム、安息香酸カリウム、炭酸カリウム、炭酸水素カリウム、ヨウ素酸カリウム、ヨウ素酸水素カリウム、酢酸カリウム、酒石酸カリウム、酒石酸水素カリウム、クエン酸一カリウム、クエン酸三カリウム、クエン酸二水素カリウム、カリウムエトキシド、水酸化カリウム、ギ酸カリウム、グルコン酸カリウム、シュウ酸水素カリウム、硼酸カリウム、ピロリン酸カリウム、ピロ硫酸カリウム、ピルビン酸カリウム
銅塩:硫酸銅、硝酸銅、塩化銅、塩化アンモニウム銅、臭化銅、ヨウ化銅、ヨウ素酸銅、ぎ酸銅、酢酸銅、リン酸銅、ピロリン酸銅、炭酸銅、クエン酸銅、フタル酸銅、酒石酸銅
鉄塩:硫酸鉄、硝酸鉄、塩化鉄、塩化アンモニウム鉄、臭化鉄、ヨウ化鉄、ヨウ素酸鉄、ぎ酸鉄、酢酸鉄、リン酸鉄、ピロリン酸鉄、クエン酸鉄、フタル酸鉄、酒石酸鉄
Finally, as a supplement, in the description of the above [0010] to [0121], sulfite, bisulfite, acid, calcium salt, strontium salt, magnesium salt, iodate, thiosulfate, iodide, peroxo Sulfates, divalent manganese salts, potassium salts, copper salts, and iron salts are defined as general salts or acids with some examples of specific substance names, but more specific compound names are specified. If so, it is added that the following compounds can be listed for each general substance name.
Sulphite: Sodium sulfite, potassium sulfite, ammonium bisulfite Bisulfite: sodium bisulfite, potassium bisulfite, bisulfite ammonium acid: phosphoric acid, hydrochloric acid, sulfuric acid, nitric acid, bromic acid, iodic acid, acetic acid, lactic acid, citric acid, Calcium tartrate: calcium hydrogen phosphate, calcium nitrate, calcium lactate, calcium chloride, calcium bromide, calcium iodide Strontium salt: strontium nitrate, strontium chloride magnesium salt: magnesium sulfate, magnesium nitrate, magnesium chloride iodate: iodic acid Potassium, sodium iodate, ammonium iodate thiosulfate: sodium thiosulfate, potassium thiosulfate, ammonium thiosulfate iodide: potassium iodide, sodium iodide, ammonium iodide, iodide Lead, aluminum iodide, hydroiodic acid, manganese iodide, lithium iodide peroxodisulfate: potassium peroxodisulfate, sodium peroxodisulfate, ammonium peroxodisulfate divalent manganese salt: manganese sulfate, manganese chloride, manganese nitrate Potassium salts: potassium sulfate, potassium nitrate, potassium chloride, potassium dihydrogen phosphate (primary potassium phosphate), dibasic potassium phosphate, tribasic potassium phosphate, potassium diphosphate, potassium sorbate, potassium thiosulfate, sulfurous acid Potassium, potassium bromide, potassium iodide, potassium benzoate, potassium carbonate, potassium bicarbonate, potassium iodate, potassium hydrogen iodate, potassium acetate, potassium tartrate, potassium hydrogen tartrate, monopotassium citrate, tripotassium citrate, Dihydrogen citrate , Potassium ethoxide, potassium hydroxide, potassium formate, potassium gluconate, potassium hydrogen oxalate, potassium borate, potassium pyrophosphate, potassium pyrosulfate, potassium pyruvate copper salt: copper sulfate, copper nitrate, copper chloride, ammonium chloride Copper, copper bromide, copper iodide, copper iodate, copper formate, copper acetate, copper phosphate, copper pyrophosphate, copper carbonate, copper citrate, copper phthalate, copper tartrate: iron sulfate, iron nitrate , Iron chloride, ammonium chloride, iron bromide, iron iodide, iron iodate, iron formate, iron acetate, iron phosphate, iron pyrophosphate, iron citrate, iron phthalate, iron tartrate
本発明は、[請求項1]、[請求項2]、[請求項5]、[請求項7]で、子ども等に視覚的美しさを訴えるとともに、現象の不思議さから科学への興味を持たせる手品の要素を持った玩具やインテリア等への適用可能性を示し、また、視覚的にこの色相の突然の変化を楽しむ家庭用インテリアや店内用インテリアへの適用の可能性を示した。 [Claim 1], [Claim 2], [Claim 5], [Claim 7] The present invention appeals visual beauty to children and the like, and is interested in science from the mystery of the phenomenon. The applicability to toys and interiors with the elements of magic to be held was shown, and the applicability to home interiors and in-store interiors that visually enjoy sudden changes in hue was shown.
[請求項3]、[請求項6]、[請求項9]から[請求項23]は、この[0123]項で記載したインテリア等の状態をより良くするために、これらを補助する方法であり、[請求項1]、[請求項2]、[請求項5]、[請求項7]と併用することで、視覚的美しさや、現象の不思議さを増して、より美しくあるいはよりおもしろい玩具やインテリア等の製作を可能とするものである。
[請求項14]は[請求項2]や[請求項7]を中心としたインテリア等に適用するにあたって、反応時間が演示に適切な数値であること、反応時間の調整が簡単にできること、安価で安全な材料で構成されること、材料の使用量も少ないこと、などから特に適していると考えられ、[請求項17]や[請求項18]で示した指示薬と併用すると良い演示効果を持っている。
[Claim 3], [Claim 6], and [Claim 9] to [Claim 23] are methods for assisting these in order to improve the state of the interior or the like described in [0123]. Yes, when used in combination with [Claim 1], [Claim 2], [Claim 5] and [Claim 7], the visual beauty and the mystery of the phenomenon are increased to make it more beautiful or more interesting. This makes it possible to produce toys and interiors.
[Claim 14] is applied to interiors and the like centering on [Claim 2] and [Claim 7], the reaction time is a numerical value suitable for presentation, the reaction time can be easily adjusted, and the cost is low. It is considered to be particularly suitable because it is composed of a safe material and the amount of material used is small, and a good demonstration effect can be obtained when used in combination with the indicator shown in [Claim 17] or [Claim 18]. have.
また、[請求項12]は、簡易な方法と安価な原料によりビタミンCの含有量を測定する手法を与え、家庭などで簡単にビタミンCを測定することで、子どもなどに栄養素として重要な成分であるビタミンCへの興味を持たせ、これを教育することに役立てる教育素材としての適用が可能である。
同様に[請求項21]では、簡易な方法と安価な原料により、水に含まれる銅イオンあるいは鉄イオンの含有量を測定する手法を与えた。
[Claim 12] provides a method for measuring the content of vitamin C by a simple method and an inexpensive raw material, and easily measures vitamin C at home, so that it is an important ingredient as a nutrient for children and the like. It is possible to apply it as an educational material that gives interest in and educates the vitamin C.
Similarly, [Claim 21] provides a method of measuring the content of copper ions or iron ions contained in water by a simple method and an inexpensive raw material.
なお、[実施例1]から[実施例4]及び[請求項7]に具体的な溶液の処方例を示したように、これらの反応で使用する薬品の量は作成する溶液の量に比して、非常に少ないものであり、日常に良く使用される物質が多く、経済性や、廃棄の際の環境負荷への考慮もなされている。 In addition, as shown in specific examples of solution formulation in [Example 1] to [Example 4] and [Claim 7], the amount of chemicals used in these reactions is compared with the amount of the solution to be prepared. Therefore, it is very few, and there are many substances that are often used in daily life, and consideration is also given to economic efficiency and environmental load at the time of disposal.
発明者らは、例えば以上述べたような「ちょっとした面白いもの」や「自然科学や化学への興味を引き出させるもの」の考案を趣味としており、本発明もそうした趣味の活動の一環として行ったものである。
特に、何もしていないのに色が突然変わったり、虹の7色が次々に出てくる演出は、科学または化学や手品に興味のある子どもたちにとって、非常に面白いものであるらしく、これを演出して見せると歓声があがり、演出する方も大変やりがいのあるものである。
本特許願に、この演出の詳細な構成、溶液の処方、施した工夫、変色などが起こる原理、詳細な実施例を記載し、自身への覚えとしたが、こうした考案の記録が、他の「ちょっとした面白いもの」を製作している方への有意な情報となれば幸いである。
The inventors have a hobby of devising, for example, “slightly interesting things” as described above and “things that attract interest in natural science and chemistry”, and the present invention was also carried out as part of such hobby activities. It is.
In particular, the sudden change of color when nothing is done or the
In this patent application, the detailed composition of this production, the formulation of the solution, the applied ideas, the principle of discoloration, etc., the detailed examples are described, and I remembered myself, but the record of this idea is other I would be happy if it would be useful information for those who are making "something interesting".
1 管状容器
2 溶液の塊
3 漏斗A
4 針金
5 溶液C
6 溶液D
7 漏斗B
8 溶液A
9 溶液B
10 傾斜をつけた道筋
11 小さな液滴
12 大きな液滴
13 「すのこ状」の板
14 別の道筋
15 溶液Bの容器
16 連結した「ししおどし」
17 容器
18 出口
1
4
6 Solution D
7 Funnel B
8 Solution A
9 Solution B
10
17
Claims (23)
(1)漏斗の先端部分に例えば針金、糸、ゴムひもなどの糸状のものを巻き付け、これを管状容器に差し込む、
(2)漏斗の先端付近をのぞく外周に突起をつけ、これを管状容器に差し込む、
(3)管状容器の内壁側に突起をつけ、これに漏斗を差し込む、
(4)管状容器の内壁の一部を内側に凹ませ、これに漏斗を差し込む
のいずれかまたは複数を適用したことを特徴とするインテリア等。 In an interior or the like composed of a solution, a container having a wide inlet and a narrow outlet (hereinafter referred to as a funnel when using abbreviations) and a tubular container, the solution is received by the funnel, and the solution is introduced from the funnel into the tubular container. In order to create a state where the outer peripheral wall of the funnel tip and the inner peripheral wall of the tubular container are not in direct contact with each other, the outer peripheral wall of the funnel tip and the inner peripheral wall of the tubular container are not directly in contact with each other. In addition,
(1) Wrap a thread-like object such as a wire, a thread, or a rubber string around the tip of the funnel, and insert it into a tubular container.
(2) Make a protrusion on the outer periphery except near the tip of the funnel and insert it into the tubular container.
(3) Make a protrusion on the inner wall side of the tubular container and insert a funnel into it.
(4) An interior or the like characterized by applying any one or a plurality of concave inner walls of a tubular container and inserting a funnel therein.
One solution A contains either or both of an alginate such as sodium alginate or carrageenan, and the other solution B contains a calcium or magnesium salt such as calcium hydrogen phosphate or calcium nitrate or a strontium salt or barium. An interior or the like characterized in that Congo red is dissolved in the solution A in an interior or the like in which one or a plurality of salts or potassium salts is mixed and the solution A is dropped into the solution B.
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