特定非営利活動法人コアネット

色とりどりのカラフルカプセル


カメレオンカプセルの変身実験

ガオ・パーク 「わくわくサイエンスくらぶ」、今年度の最終回は、水を含んだまま固まる不思議な液体(ゾル・ゲル)を楽しもうという企画で、23名の参加を得て実施しました。

実験を始めるに当たり、水を例にとって、物質は三態変化(固体・液体・気体)することを思い起こしてもらい、本日のタイトル"不思議な液体"の簡単な説明から入りました。ある物質で、固体のようでもあるが、液体のように形を変えるものを思い出してもらいました。ぷよぷよのイメージから、ゼリーやぐみ、イクラなどを上げてくれました。高分子が水に溶けた状態をゾル、何らかの方法で固めたものをゲルと呼んでいますが、こんにゃくや豆腐もそうだよと追加して実験に移りました。

最初の実験は、絵具で色々に着色したアルギン酸ナトリウム水溶液での、人工いくらならぬ、色とりどりのカラフルカプセルづくりです。スポイドの操作練習も兼ね、水の中に滴下しても固まらなかったのに、塩化カルシウム水溶液に落としたら瞬時に丸い粒ができるのに驚いていました。

色を変えながら、コップ1杯では足りず2杯作りました。それらはジャム瓶やきれいなガラス瓶に詰め込んで、お土産としました。

二つ目の実験はカメレオンカプセルづくりです。紫(赤)キャベツの色素アントシアニン抽出水溶液にアルギン酸ナトリウムを加えたもので、うすく紫いろに着色したカプセルを作りました。出来上がったカプセルを水洗いしたのち、培養セル(前回使用したマイクロキットのトレー)を利用し、穴の中に一粒ずつ入れ、塩酸溶液、水、炭酸ナトリウム水溶液、苛性ソーダ水溶液を加えると、穴の中のカプセルが"カメレオン"の如く、それぞれ、赤、紫、青～緑、さらには黄色に変身していく様子を観察し、楽しみました。この時は、保護メガネ着用で、少し緊張した面持ちでした。ぶどうジュースでのカメレオンカプセルも作って、同様に色の変化を楽しみました。

最後は、今年度締めくくりも兼ね、ぶどうジュースで乾杯！ 今頃、胃の中は血の海(真っ赤だよ)と話したら一瞬ぎょっとした面持ちでしたが、先ほどの塩酸で真っ赤に変身したカメレオンカプセルの様を思い出し、納得。そして、お土産のカラフルカプセルを片手に記念写真撮影で終了しました。

3色が分離を始めているところ


多くの色の分離結果


自慢の作品を持って集合

身近にあるものを利用した実験を通して、科学的なものの見方や、モノづくりの楽しさを体験するガオ・パーク 「わくわくサイエンスくらぶ」、今年度は4回の予定でスタートしました。

テーマは奇しくも前半の第1弾(10、11月)は「びっくり実験シリーズ」、後半の第2弾(2、3月)は「謎ときシリーズ」となりました。2月に開催した第2弾の1番目のテーマは水性ペンの色がどのようにしてできているのか、ペーパークロマトグラフィーで調べるもので、理科、実験好きの22名の参加を得て実施しました。

実験を始めるに当たり、色はどのようにしてできているかを尋ねると、色の3原色のことをきちんと説明できる児童もいました。3原色をまぜていろいろな色を作り出せることは知識、あるいは実際の図工の時間などで若干の経験はしているようです。しかし、実際に2枚のろ紙に、水性ペンのグレーおよび紫それぞれ一色で模様を描き、水で展開させたものを見せると、3色、4色などの答えが返ってきました。あまりにもかけ離れた色が出てくるので、1色とは想像がつかなかったようです。

実験は、前回使用したマイクロキットのトレーを利用しました。各自に3枚ずつのろ紙片を配り、実験手順の説明、簡単なやり方を練習して、各班に準備した30色の水性ペンをできるだけ沢山調べられるように各班で相談して、各自に3色を選ばせました。似た色、異なった色、最初は一色のようでいて、時間とともに分かれていく様をみて(写真1)、各班の他の人の色も見て回るよう指示したら一層盛り上がりました。

良く似た色の微妙な違い、黒色など暗色系の色は思いもよらない沢山の色が使われていることなどに驚いていました。紫外線ランプで蛍光物質が混じっていることなども発見し、驚きの発見となりました。

締めくくりに、全員に円形ろ紙2枚と、コーヒーフィルターを扇形に切ったもの2枚を渡し、お土産用の作品づくりを行いました。思い思いの模様・絵を描き、思い思いの方法で水で滲ませ、素晴らしい作品を作り上げていました。各班から一人ずつ前に出てもらい、作品と狙いについて発表もしてもらったら、素晴らしい発表をしてくれました。橙色が赤と黄色でできていることを調べて、"大海原を輝きながら夕日に向かって飛んでいく鴎"、水をにじませることで"満開の桜"をうまく表現した作品、葉書大のパウチ向けに切ったコーヒーフィルターで"和の心を表現した"作品、2枚連続で屏風のようにした作品、丁寧な幾何模様、ピカソ風などなどいずれも力作ぞろいでした。

講師陣の直前実習風景


教室での実験風景

ガオ・パーク 「わくわくサイエンスくらぶ」第2回の実験テーマは、マイクロ実験キットを使った水の電気分解や電池のことについて学びました。内容が難しく、一人ひとり本格的な実験となるので、対象を4年生以上とさせていただきました。集まったのは10名(4年生9名、5年生1名)、講師陣は8名、準備を兼ね講師陣の直前実習も行い、ほぼマンツーマンで対応しました。

実験を始めるに当たり、自分たちが知っている水について思い浮かべてもらいました。水は飲んでも分解せずそのまま体外に出てくること、海や湖から蒸発した水蒸気は再び雨となり地球に降り注ぐこと、固体(氷)、液体(水)、気体(水蒸気)と形は変わっても、水は水のままです。それでは水を分解するとは、果たしてどういうことかという疑問が出てきます。いきなりでは理解できないかもしれませんが、水の分子は酸素原子と水素原子から出来ていること、単なる加熱ではない特別なエネルギーを加えると酸素と水素に分かれることを分解するというのだ、と強引な説明を行い、実験に移りました。

最初の実験は、乾電池を電解質溶液に差し込んだ針につなぐと、水からブクブク泡が出る(ガスが発生する)のを観察し、そのガスを石鹸水に通し、カニのあぶくのような小さい泡として捕集しました。火を近づけると激しい爆発音を出す爆鳴気(水素2：酸素1)の実験。驚いて思わず腰が引ける子どももいました。乾電池の代わりに、手回し発電機でも体験してもらいました。エネルギーを加えることで水から水蒸気ではない別のガスが発生することを実感してくれたと思います。次に、マイクロシリンジに電解液を吸い上げ、発生するガスを捕集し、＋極と-極で発生するガスの量が1：2であることを確認しました。理屈は充分わからないかもしれないですが、水は水素と酸素の比率が2：1であることを何となく分かってくれたのではと期待しています。

電池については、燃料電池と果物電池の2つの実験を行いました。燃料電池については、電気分解の電極を針の代わりに鉛筆の芯に変え、電気分解を行った後、乾電池を外し、鉛筆の芯と電子メロディをつなぐと電子メロディが鳴りだすことで確かめました。鉛筆の芯の周りにある水素と酸素が反応し、燃料電池になることを知りました。発生するガスだけでなく、両極のまわりの液が酸性とアルカリ性になることもBTB溶液を使って確かめました。

くだもの電池については、電極に2種の異なる金属板(今回は銅板と亜鉛板)を使えば、トマトでも電池になること、そして直列に2個以上つなぐと、電子メロディが鳴りだすことには多くの子どもたちが驚いていました。理論は十分わからなくても、現象面に驚き、記憶の底には残ったと確信しています。アンケートにも「トマトでも電池ができるなんてすごいと思った」、「中学生でもなかなかできない実験ができて楽しかった」など、好評でした。

鉛筆(ホルダー芯)で電気分解、+極と-極で酸性とアルカリ性も確認。電池を外し、鉛筆の芯を電子メロディに繋ぐと鳴り出すこと(燃料電池)も体験

時間経過とともにマイクロシリンジ内に貯まるガス量を読み取る科学者の卵たち

マイクロシリンジに電解液を吸い上げ中

座間市では小学生高学年むけのガオ・ぱーく「わくわくサイエンスくらぶ」を4回シリーズで始めました。

目的は、身近にあるものを利用しての実験を通じて、科学的なものやモノづくりの楽しさを体験しようというものです。その第1回が、10月19日(日)座間市立青少年センターで行われました。

第1回のテーマは「ドライアイスでびっくり実験！」です。参加者は小学3年生から6年生までで、合計29名でした。

pH試薬(フェノールフタレイン)を使って、炭酸ガスが溶けた時の酸性、アルカリ性などの実験、ドライアイスが気化した時に体積が750倍にもなる性質を利用したロケット実験、無水エタノールを溶媒にして-72℃の溶液を作り、花を凍らせたり、バナナを凍らせたりして、そのバナナで釘を打つ実験などなど2時間の間、息もつかせず実験に熱中しました。

最後に記念写真を撮って終わりましたが、参加者は全員「超面白かった！」という感想でした。

次回は、11月16日(日)で、テーマは「水の電気分解とくだもの電池」です。大勢の参加者を期待しています。