自由研究 中学生に向けた理科 水溶液を調べる

自由研究の課題はできるだけ早く済ませてしまいたいものですが、ついつい夏休みの後半にたまってしまいがちです。

今回は中学生に向けた理科の実験で水溶液を調べてみます。



身近にある洗剤や酢などを手作りの試験薬を使って調べます。

費やす時間は２日くらいあればできるでしょう。

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１日でできる場合もありますが、この水溶液の自由研究で大切なのはくらべる結果が多いことです。

結果が多く得られれば考察も当然深くなりますから、良いレポートがまとめられます。

では早速準備して取り掛かりましょう。

キャベツを使って試験液を作る

水溶液を調べるのに特別な試験薬が手に入らなくても、自分で作ることができます。

◆準備するもの

・紫キャベツ
・精製水(コンタクトレンズ用のものも代用可)
・耐熱容器

調理するには包丁なども使用します。

怪我をしないように注意してくださいね。

◆試験液を作る

①紫キャベツを切る

４等分して、一つを５センチ前後の幅に刻みます。

②容器に入れる

耐熱容器に先ほどのキャベツを精製水を入れてレンジで１０分加熱します。

キャベツがひたひたになるくらいまで水を入れます。

③レンジで加熱する

様子を見ながら１０分くらい加熱します。

水に青い色が付いたらレンジから取り出して冷まします。

青い色が薄かったらさらに数分加熱します。

④容器に移す。

冷めたら、青い水の上澄みをペットボトルなどの容器に移して試験液が完成します。

やや紫がかった青になるはずです。


ではこの溶液を使って様々な液体を調べましょう。

身の回りの液体を調べる

身の回りにある液体を調べます。

さまざまなものを比較するための準備をします。

◆観察に用意するもの

・透明なコップ(必要分)
・スポイト

この他に水などを採取するのにバケツなども必要になるかもしれません。

透明なコップの代わりに同じ大きさの窪みのある透明なもの、例えば卵のパック容器も使えます。

横から試験液の色の変化が確認できて、色の違いを比較できるものが必要になります。


では先ほどの試験液を使っていろいろな水溶液を調べましょう。

◆いろいろな液体を採取する

身の回りのものから

・酢
・シャンプー
・虫刺され薬
・化粧水

様々な水

・水道水
・雨水
・川の水
・精製水

これらを用意して試験液で比較します。

雨水は洗面器やバケツなどを綺麗に洗って外に出しておいて集めます。

川の水は必ず、広い河原のある場所で大人の人と一緒に行くことをお勧めします。

小さなバケツやペットボトルの上を切ったものに紐を付けて川に投げてくみ取ります。

水路のようなコンクリートの護岸は万一、川に落ちると上がれないので注意してください。

◆採取した水をくらべる

①準備

調べたい水溶液の数＋１個のコップを用意します。

その中に半分くらいの紫キャベツの試験液を入れます。

②調べたい液を入れる

スポイトを使って調べたい液体を１５滴前後、試験液にたらします。

何を垂らしたかシールや付箋に書いて貼っておくとわかりやすいですね。

それぞれをコップの試験液に垂らして色の変化をみます。

③色を比べる

液を垂らして軽く振ると色が変わると思います。

◆酸性とアルカリ性のくらべ方

先ほど一つ多く、紫キャベツの試験液を入れたコップを用意したと思いますが、これが中性の色です。

この試験液は

酸性のものは赤に近づき

アルカリ性のものは緑に近づきます。


中央に中性の色を置いて、左にアルカリ性が強くなる順に、右に酸性が強くなる順に並べていくとわかりやすいでしょう。

◆結果と考察

実験がうまくいくと、

酢、シャンプー、虫刺され薬などは色の変化が大きく、

雨水や川の水などは色の変化が少なかったのではないでしょうか。

水溶液の性質を示す単位の一つがｐHと呼ばれるものです。

酸性とアルカリ性を表す単位で、

ｐH７が中性

これよりも数値が小さいと酸性

これよりも数値が大きいとアルカリ性

となります。


このことから人工的に作られたものと自然から採取したものとの違いをまとめます。

なぜ自然界では強い酸性とアルカリ性のものがなかったのかにも注目して結果を考察しましょう。

このｐHを詳しく調べるにはｐH試験紙というものを使用します。

参考にこの試験紙を使用した自由研究も紹介しましょう。

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雨水のｐH数値を比べる実験

強い酸性、アルカリ性は先ほどの紫キャベツの試験液で確認できましたが、中性周辺の違いをより詳しく見るには

ｐH試験紙を使用した自由研究を行うとよいでしょう。


購入するときに注意するのは、

pH3.4-6.3の範囲を測定できるｐH試験紙を選ぶこと。

今回は雨水のｐH数値を測ってみる実験なのでこの付近が測れる必要があります。

一例として

良く理科の実験用に売られているものとしてこの２点、

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などがあります。


◆実験の準備

・バケツ、コップなどの容器
・ｐH試験紙

◆実験の方法

複数の異なる場所で雨水を採取し、その数値を測定して結果を比べる

①まず、雨水を採取する容器をきれいに洗い、よくすすぎます。

②採取する場所に容器を置く

この際に天気予報を参考にして、雨の降り始めの水を採取します。

水がたまったら回収します。

③ｐH試験紙を雨水に浸して色の変化を記録します。

記録には

採取年月日
時刻
場所
ｐH数値

を一目で比較できるような表にするのがおすすめです。

採取する場所も都会なら

広く緑の多い公園、幹線道路わき、住宅街、工場のそば

など環境の違いの大きい場所を比較すると興味深い結果が出るかもしれません。


◆結果と考察

自然界の雨には普通、二酸化炭素が解けているので数値は弱い酸性を示すのが普通です。

pH5.6以下のものを酸性雨と呼びます。


採取して地点での数値からその場所ごとの環境について考えてまとめます。

レポートのまとめ方はこのブログの記事

夏休みの自由研究　中学校理科のレポートはこう書く！

を参考にしてみてください。

比較的手軽にできる紫キャベツの試験液を使った実験方法とｐH試験紙を使ったものを紹介しましたが、

自分の興味とテーマによってどちらの自由研究をおこなうか決めてください。

実験結果から環境について考察したければ雨水を詳しく調べるほうがよいですし、

純粋に理科の酸、アルカリを普段の中から調べるのなら紫キャベツの試験液の実験でよいと思います。

いずれも時間に余裕をもって行ってくださいね。

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