閉じる

八千代松陰高等学校

この記事は1年以上前の記事のため、内容が古い可能性があります。

AEMコース2年 化学実験「日常の化学」

投稿日2022/10/14

本日の実験は二本立てでした。

【実験①液体窒素】本日の化学室には、マイナス196度の世界が広がっていました。液体窒素による、数々の実験。バラの花・風船・ゴムボール・スーパーボールなどなどを液体窒素で凍らせると、どうなるか・・・時に悲鳴、時に歓声が湧き上がり、知識と現象が繋がっていくのが、脇で見ていても、わかりました。雲のできる仕組み・超伝導などの説明も織り交ぜながら、液体窒素を活用した実験が立て続けに行われました。よほど興味を引かれたのか、休憩時間にも実験器具に群がって、齋藤先生を質問攻めにしていました。

【実験②石鹸作り】石鹸の歴史、石鹸の性質、石鹸が汚れを落とす原理、などの説明を受けてから、石鹸作りにチャレンジしました。市販の固形石鹸から、グリセリンなどを加えることで、肌に優しい石鹸を作成しました。ラストは匂い付け、色付けの工程もありました。自分で作った自分だけの透明石鹸を手にして、生徒たちは大喜びでした。

生徒の感想をいくつか・・・

・液体窒素の実験はよくTVやユーチューブで見ていたので、どのような実験をするのか・どのような結果なのかはある程度予測できたが、今回はその原理を詳しく知れたと思う。例えば液体窒素に手を一瞬入れても大丈夫な理由が液体窒素が蒸発することだったり、風船を液体窒素に入れるとしぼむ理由は中に入っている気体が液体になり、体積が減少することなどだ。液体窒素はフリーズドライ食品や超電導、さらには昔食べたつぶつぶアイスにまで幅広く使われていることを知り、今後液体窒素を利用したアイスがスーパー等で販売されたり超電導リニアモーターカーが一般的になったり可能性が多く含まれていることに気づいた。特にブタンガスを液体にして作った試験管のろうそくには興味を持った。透明石鹸の製造はエタノールやグラニュー糖の効果が疑問に思ったので調べてみると、どうやらグラニュー糖・エタノール・グリセリン・精製水で透明化剤が作られるということだ。透明化剤が石鹸に入れられている理由は見た目以外にも保湿作用があることらしい。授業でグリセリンに保湿作用があると聞いたので、透明化剤の保湿作用はこれが原因だと考える。石鹸の性質にも腑に落ちない点があったので調べてみると、水にも油にも溶ける理由は単に疎水基と親水基の両方を併せ持つことだった。油汚れを落ちやすくするのは疎水基を内側に親水基を外側に持ったミセルコロイド(界面活性剤)が中心に油を取り込み、外側の親水基の影響で洗い流すことができることだった。今回の実験では生活の中で使われているものの製法を実際に体験したことで化学と生活の強い結びつきを実感しただけでなく、普段使っているものが意外な形で作られていたことを知った。繰り返しになるが特に液体窒素には機械や食品と様々なものに活用できる可能性を秘めていて、とても興味深い。他の身の回りのものにも意外な製法が隠れているかもしれないので疑問を持ったらすぐに調べるようにしたり、今後の無機・有機化学の授業及び実験に期待しようと思う。

・液体窒素に様々なもの入れることで、面白い変化が見られた。多くのものは急激に冷やされたことでもろく壊れやすくなった。物質中の分子の動きが鈍くなることでそのようになったのかなと思った。人間の指は数十秒入れただけで、軽々と折れてしまうほどになることを知った。そのため、液体窒素に浸けられたチョコマシュマロを食べるときも少し怖かったが、アイスのようで美味しかった。また、温度が低いために空気中の酸素や呼気中の二酸化炭素で状態変化が起きた。液体酸素は薄い青色、いわゆる淡青色を表すようで、同素体のオゾンと類似点があると思った。抵抗がついた豆電球を液体窒素に入れることで、光が強くなった。これは温度が低くなったことで、抵抗が弱くなったのだと思う。

・2つ目の透明な石鹸を作る実験。なぜわざわざ既存の石鹸を溶かして新しい石鹸を作ったのか。それは、透明な石鹸だと、石鹸の油脂の割合が50~60%に下がる。それにより、皮膚が弱い人でも石鹸を使えるようになるので、皮膚が弱くない人でも皮膚に負担をかけないために使うのもよい。透明な石鹸は普通の石鹸よりも泡立ちにくいが、泡のキメは細かく溶け崩れにくいという特徴がある。グリセリン、グラニュー糖、精製水、エタノールを投入したのにはそれぞれ理由がある。グリセリンは保湿のため。グラニュー糖は既存の石鹸の分子の結合を切ることで、分子の結合が小さくするため(それにより、透明になる)。石鹸はカルシウムイオンやマグネシウムイオンを多く含む硬水には溶けないので硬水ではない精製水を使用した。エタノールは加えた水と油脂を乳化させるために加えた。IHを使って石鹸を加熱したのはエタノールを加えたためである。エタノールは引火しやすい物質なので、ガスコンロなど火が出るものでの加熱は安全上できないからIHを使用した。また、エタノールの沸点は78℃なので石鹸の温度が78℃になる前に加熱を止めないとエタノールが空気中に蒸発してしまうので、温度計を使いながら実験を行った。私は以前足にイボができたことがあり、皮膚科で液体窒素を使用した治療を受けた。液体窒素は自分の身近なところに存在していたと今回の実験で改めて感じることができ、化学がより身近なものに感じた。石鹸制作について、私は石鹸をゆっくりと加熱したので、石鹸の溶け残りが少なかった。石鹸を作る際には強火で速く作ろうとするのではなく、時間をかけてゆっくり作る方が材料の石鹸の無駄を減らして作ることができると思った。今回の2つの実験を通して、実験の題にあるように身近な化学を体験できた。化学の実験を行うことで、実験内容と関連して身近なものと化学の関わりについて知ることができるが、化学の実験がなくても日々の生活のなかで化学の活用例を探していきたいと思った。

 

Copyright(c) Yachiyoshoin gakuen All Rights Reserved.