こんにちは、子持ちのtamakoです♪

うちの子供たちの夏休みの自由研究、どうすんだ~と思っていたら、サントリーが面白い自由研究のテーマを公開してくれていました!

この自由研究は、水中にシャボン玉を作る実験をし、なぜ実験のような結果が得られるのかを考察するというものなのです。

きれいだし、面白いし、めちゃくちゃおススメなので紹介しちゃいます!

ついでに、サントリー公式ページにはなかった、tamako流の考察も紹介しちゃいます♪(←サントリー公式ページにないのは当たり前!)

 
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水中にシャボン玉を作る実験とは?

水中にシャボン玉を作る実験ってどんな実験なのか、まずは公式ページを見て下さい。→サントリー水中シャボン玉実験

米村でんじろうサイエンスプロダクションの動画にもありました。

要するに、

「コップに食器用洗剤で作ったシャボン玉液でシャボン玉を作り、少しだけストローで持ち上げて落とした時に、水中にシャボン玉ができるという実験」

です。

公式ページの写真、きれいですね~

本当にこんな風にできるのかな?

ってやってみました。

結果はこちら↓

出来てる!

 

実験レベルから言って、難しいってわけではないですが、少々コツが必要で、子供のタイプ(我慢強さとか、粘り強さとか)によっては、親が手伝ってあげる必要がありそうです。

でも成功したときに、めちゃくちゃ嬉しいので、ぜひチャレンジしてもらいたい!

水中にシャボン玉を作る実験で最低限必要なもの

サントリーの公式ページには、

  • プラコップ…2個
  • ストロー(太めの方が実験じっけんしやすい)…1本
  • 食器用洗しょっきようせんざい
  • はさみ
  • 水さい絵の具(数色)

とありましたが、最低限必要なものは

  • 透明なコップ又はビーカーを1個
  • ストロー又はスポイト
  • 食器用洗剤

ですね。

はさみはストローを切るときに使います。

2個目のコップと水彩絵の具は、シャボン玉に色をつけたいときに使います。

 

コップはビーカーのように透明でないと中身が見えないので、必ず透明なものを使いましょう。

使用するシャボン玉液は、そもそも食器用洗剤なので、いつも麦茶を飲むグラスで大丈夫です。

 

実験方法

水中シャボン玉の実験は、

  1. コップにシャボン玉液を作る
  2. ストローを使い、スポイト(ピペット?)の要領でシャボン玉液を持ち上げて、落とす。
  3. 水中にシャボン玉ができるので観察する。

という、作業だけは簡単な実験です。

でも、水中にシャボン玉を作るには、すこーしコツが必要です。

 

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水中にシャボン玉を作る実験のコツ

水中にシャボン玉を作る実験のコツは、

  1. シャボン玉液の濃度
  2. シャボン玉液を落とす時の高さ
  3. シャボン玉液を落とすときのストローの角度

にあると思います。

1のシャボン玉液の濃度は、小皿に水を入れて、ジョイを2滴入れるとできました。(他の洗剤や濃度では試していません。)

因みにシャボン玉液でやってみましたが、成功していません( ;∀;)

時間があれば、色々な濃度で試してみるといいかもしれませんね。

 

2のシャボン玉液を落とす時の高さは、水面から約1cmというところですね。

高すぎてもだめだし、低すぎるとシャボン玉ができません。

3のストローの角度は、めっちゃコツ!(←どんな説明だ)

ストローを斜めにして、シャボン玉液を滑らせるようにして水の中に入れると、高確率でシャボン玉を作れます。

 

因みに、シャボン玉液を落とす水について、サントリーのページでは

「シャボン玉液をシャボン玉液に落とす」という実験でしたが

「シャボン玉液を水に落とす」でも良い感じにシャボン玉を作ることができます。

 

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水中にシャボン玉ができる理由を超簡単に!

空中シャボン玉の膜は、シャボン玉液です。

でも

水中シャボン玉の膜は、空気です。

超簡単に水中シャボン玉の原理を説明するとしたら・・・

超簡単に水中シャボン玉の原理

サントリーのページには、「洗剤によって、水の表面張力が小さくなるから」

・・・・・

この説明、かなり物足りませんよね。

それもそのはず。

普通のシャボン玉の原理も、水中シャボン玉の原理も、初歩的でもいいので界面活性剤についての知識がないと理解できません。

では、水中シャボン玉の原理について、詳しく説明してみます。

水中シャボン玉の原理を詳しく

シャボン玉液の中には、界面活性剤が含まれています。

界面活性剤っていうのは、石けんや洗剤に成分で、大まかに↓のような図で表すことができます。

この界面活性剤の「親油基(疎水基)」は、水が嫌い。

ぶっちゃけ、水のことが大っ嫌いなのです!

でも・・・

親水基は水のことが好き。 マジで好き。

だから、界面活性剤は水の表面に逃げます。

水中シャボン玉を作るとき、ストロー(又はスポイト)から落とすシャボン玉液の表面には、↑の図のように界面活性剤が同じ方向に並んでいます。

京都市青少年科学センターのHPに、見事な図があったので紹介します。↓

引用:京都市青少年科学センター

図の通り、親油基(疎水基)が、空気の膜をキープする現象が、水中シャボン玉の正体だったのです。

通常の空中シャボン玉の場合は、水の表面張力より、界面活性剤の表面に広がりたい力が強くて「シャボン玉」という現象ができるのですが・・・

水中シャボン玉という空気の膜を水中でキープする現象は、水の表面張力が小さくなるからという表現で説明してもいいのか・・・

疑問に思ってしまいました。

 

一方、科学センターの説明では、

親油基(疎水基)同士が、水をはじくために空気の膜をキープしてしまう。

という表現になっていました。

これなら理解できますよね。

では、この水中シャボン玉の自由研究、どのようにまとめると良いのでしょうか?

 

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水中シャボン玉を実験だけで終わらせない!研究発表に持っていく方法

水中シャボン玉の原理は、界面活性剤について触れることもあり、高校生でも難しいレベル。

だから小学生や中学生が研究テーマに選ぶ場合は

  • 小学生・・・「水中シャボン玉を上手に作る方法」
    例えば、「液を〇センチくらいの高さから落とすと成功しやすいのか」とか、「ストローは太いほうが良いのか?」など。

  • 中学生・・・「水中シャボン玉に適したシャボン玉液の濃度」
    例えば、同じ高さから液を落とすとして、「100mlの水に、洗剤を何滴入れると水中シャボン玉の成功率が高くなるのか」など。

↑上記のような研究なら、界面活性剤や水中シャボン玉の原理が理解できていなくても、立派に研究して発表することができますね。

 

高校生なら、張り切って界面活性剤の性質から「水中シャボン玉の原理」を書き上げてもらいたい!

 

研究のまとめ方

自由研究をまとめる時は

  1. テーマ(何を研究したのか)
  2. 実験内容と環境
  3. 実験結果
  4. なぜ3のような結果が出たのか考察
  5. 可能なら4の考察を検証

というのが基本です。

今回の場合、1のテーマは「水中シャボン玉の〇〇」を研究するわけです。

2で、どんな道具や材料を使って実験したのか、詳しく書きます。

 

3で、どんな実験結果が出たのか書きます。

 

4で、なぜ3のような実験結果が出たのか、自分なりに推理するのです。

間違っていても全然大丈夫です!

専門的に学んできたことがないんだから、自分の予想が外れたって全然かまわないので、イメージを膨らませて自由に書きましょう♪

 

5で、自分の予想を検証できるならチャレンジしてみましょう。

それが無理でも、本やインターネットなどを駆使して、3の結果が出た理由を探しましょう。

どうしてもわからなければ、

「今の自分にはまだわからないけど、これからもっと勉強して、わかるようになりたいです。」

という文章で締めくくれば、小学生や中学生の自由研究としては十分だと思いますよ。

たぶん、学校の理科の先生でも「水中シャボン玉の原理」をすらすら言える人は少ないと思います。

水中シャボン玉、見た目の可愛らしさに反して、かなり難しいテーマです。

もしかしたらシャボン玉をきっかけに、界面活性剤の魅力にはまっちゃうかもしれませんね。

夏休みも残り少なくなりました。

楽しい自由研究を経験してくださいね!

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