理科の先生に質問です。塩化銅水溶液にBTB液を加えたときの色の変化を教えて下さい。

>>BTB液はもともとアルカリ性なんですか？

BTBは普通粉末ですから、
水に溶かした時にアルカリ性にするか中性にするか酸性にするかで違ってくると思います。
一般的にはあんまり水に溶けにくいものですんで、エタノールやメタノールあたりに溶かしてから水で希釈して用います。



青は分子の色というのは間違いないですよ。
BTB分子の中に水素イオンがついたり離れたりする部分があるのですが、
酸性条件だと周りに水素イオンがいっぱいあるんで分子に水素イオンがくっついた状態で存在しています。
アルカリ性条件だと周りに水素イオンがほとんど無いので、いちど離れた水素イオンがまたくっつくということが起こりにくくなります。
中性だとくっついていたり、いなかったりする部分が各々あるわけです。


そんなわけでpHによって分子に存在する水素の数が違ってくるんで、
水素を共有結合させるために、分子全体の電子のバランスが変わるから色が変わって見えるわけです。
（多くの有機物の場合、ベンゼン環とかにある二重結合にどれだけ電子が集まりやすいかとかで色が決まってくるですよ。
詳しくは大学で学んで下さいです。）



BTB粉末の量にもよると思いますけど、確かメタノールに溶かしたときは青かったような気がします (^^;)。
ちょっと記憶があやふやで申し訳ありません。
これを大量の水で希釈すると黄色くなりますよ。
普通、水は大気中の二酸化炭素が溶けて酸性になってるからです（pH 5.4-5.6）。
たぶんオオカナダモの実験には始めアルカリ性であった方が都合いいので
薄い水酸化カリウムか水酸化ナトリウムでアルカリ性にすると思います。
必要に応じて液性を変えるわけです。
普通はアルカリ性にしておくと二酸化炭素を吸って酸性になるので、
中性～弱酸性で存在してると思います。



だから、BTBはもともとアルカリ性か酸性かと聞かれると
粉末状の固体なんで、酸性でもアルカリ性でも無いと応えるしか無いです。
ただ、何か加えてアルカリ性にしたBTB液に完全な中性の塩水を加えていくと緑色に近くなります。
BTBのアルカリ度を示す水酸化物イオン（OH-）が塩水が加えられることによって薄まるからです。
とはいえ、10000-100000倍量ほど希釈しないと緑色にならないでしょうけど（^^;）。

BTB溶液を加える量によって違いはあるのですが、

１）塩化銅水溶液は酸性で青色。
２）BTB溶液はアルカリ性で青色。

ですので、塩化銅水溶液（酸性）にBTB（アルカリ性）を加えていく場合、
BTBを加えて行くごとに中和が起きて
酸性（黄色）→中性（緑色）→アルカリ性（青色）と
pHが変化していきます。
ですのでBTB溶液はそれに従った色の変化をします。


しかし、塩化銅の方はアルカリ性になると銅イオンが沈殿してしまいます。
多くの金属イオンはアルカリ性になると水酸化物になって沈殿してしまうからです。
ですんで、塩化銅水溶液そのものの色は、pHが変化するごとに
酸性（青色）→中性（透明・もやのような沈殿）→アルカリ性（透明・もやのような沈殿）
という色の変化をします。
結果的にはこの二つの色が合わさった色になりますので、


酸性（黄みがかった青）→中性（もやがかかった緑色）→アルカリ性（下にもやが沈んでいる青色）


と、なるのではないでしょうか？



普通、指示薬というのは
色の付いた溶液では使うことが出来ません。
色が混ざってよく分からなくなるからです。
また、紙を溶かすもの、腐食性の強いものは
試験紙や指示薬自体をボロボロにしてしまうので使うには無理があります。

ですので一般的には、
pHはガラス電極という、酸の濃度を電気信号に置き換える装置で測定します。
これならいくら色が付いていても安心です。
ですが単純にアルカリ性か酸性かを調べるだけでしたら
フェノールフタレインやリトマス紙でも十分使えます。
その用途に応じてもっとも使いやすいものを選ぶわけです。



ですので、
オオカナダモの場合は酸性、中性、アルカリ性がすぐ目で見て分かった方がいいのでBTBを使いますし、
川や雨の水を大まかに酸性かアルカリ性か調べたいときはリトマス紙、
塩酸とNaOHの中和のようなものはフェノールフタレインがわかりやすいかと思います。
で、塩化銅水溶液のような色の付いたもののpHを測定する場合はガラス電極といったまた別な測定法を用いるわけです。