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子供・教育

子どもと科学実験しよう!ペーパークロマトグラフィー編

週末は、子どもと科学実験で楽しく学ぶ

今週末は、天皇誕生日があるために3連休ですね。

しかし、最近、コロナウィルスのニュースで持ち切り。

子どもをどこかに連れて行ってあげたくても、むやみに外出するのは心配です。

こういう時こそ、楽しく学ばせてあげるのが一番。

工作や実験が大好きな長女のために、ペーパークロマトグラフィーを試してみました。

科学実験:ペーパークロマトグラフィー

目的

  1. 水とコーヒーフィルターを使って、水性カラーペンの色を分ける
  2. どのように色が分かれたのかを観察する
  3. コーヒーフィルター上でどうして色が分かれるのかを学ぶ
用意するもの
  • 水性カラーペン(数種類)
  • コーヒーフィルター(白色)
  • プラスチックのコップ
  • 割りばし
  • ハサミ

実は、用意したものの中には、油性ペンも1本入っています。

これは、「油性のインクでは、クロマトグラフィーの実験はできない」ことを見せるため。

写真には9本のペンがありますが、長女は絵を描くのがすきなので、実際は30本以上の水性ペンを用意しました。

moncana
moncana
どの色を用意しても構わないのですが、オススメは「黒」です。

また、写真内につまようじもありますが、これは実験後にお絵かきで遊べるように用意しておきました。

実験方法

1. コーヒーフィルターをハサミで切って、細長いろ紙を作る。
2. 作ったろ紙のはしに、水性カラーペンで線を引く。

黒のペンで実験開始。

3. 割りばしにろ紙をはさむ。
4. プラスチックのコップに少しだけ水を入れる。
5. 割りばしに付けたろ紙をコップに入れる。

ここで注意したいこと。

水性カラーペンで線を引いた部分が水にドップリ浸かると、水の中にインクが流れていってしまいます。

水性カラーペンで線を引いた部分より下に、水がつくようにしましょう。

6. ろ紙に水が吸い上がるのを待つ。

20秒待つ…

40秒待つ…

1分くらい待ったら、こんな感じになりました。

ちなみに、黒の油性ペン(左)と黒の水性ペン(右)を比べたのが、下の写真です。

水性ペンだと、青、茶色、黄色などの色が現われました。

しかし、油性ペンでは黒のまま。

やはり、この実験では、油性ペンの色を分けることができない、ということがわかりますね。

いろいろな水性カラーペンで実験した結果がこちらです。

赤っぽい色はが下のほうに、青っぽい色が上のほうに出ているのがわかりますね。

緑と黒を同じ時間だけ水につけたところ、緑はどんどん色が上がっていきましたが、黒は下のほうで止まってしまいました。

また、灰色と黒は見た目はそんなに違いがない色だったのに、現れた色はこんなにも差があります。

moncana
moncana
同じ色のペンでもメーカーによって違いが出てくるので、いろんなメーカーのペンを比べてみるのも楽しいですよ。

どうして色が分かれるの?

産総研の「ペーパークロマトグラフィ―~神と水とで色を分ける~」解説が、小学生の子どもでも理解しやすいです。

インクに色をつけているのは色素という色のついた分子です。すごく小さいので目では見ることができません。色がちがうと、その形もちがっているのですが、もっと大切なことは、色がちがうと、紙や水との仲のよさもちがっているのです。色と水が仲良しだと水といっしょにどんどんながれて、紙の上のほうまでとどきます。では、紙と仲のいい色だとどうなるでしょう?じつは、紙にくっついてながれにくくなるのです。ゆっくり水にながされるので、紙のとちゅうまでしか行けません。

©産総研 https://www.aist.go.jp/science_town/dream_lab/dream_lab_12/dream_lab_12_06.html

ペーパークロマトグラフィーのYouTubeの動画もありますよ。

実験の後は、お絵かき

用意するもの
  • 水性カラーペン(数種類)
  • コーヒーフィルター(白色)
  • 割りばし
  • つまようじ
  • その他、必要に応じて用意

水性カラーペンでコーヒーフィルターに絵を描きます。

絵を描くといっても、水性カラーペンで点や線を描いて、そこに水をつけた割りばしやつまようじで色を広げる、というもの。

水を付けすぎると色が拡散されて互いの色が混ざり、何を描いたのかさっぱり分からない。

反対に、水が足らないと単なる点や線となってしまう。

水の量を調節し、紙が乾いたときに適度に色が広がっているように考える必要があります。

その計算をしながら絵にしていくのが楽しい!

娘の作品がこちらです。

コーヒーフィルターを切り貼りして鳥の形にしたあとに、色をつけていきました。

いつもながら、我が子の想像力には負けます。

コーヒーフィルターで鳥を作ろうなど、全く思い浮かびませんでした。

私の作品がこちら。

割りばしとつまようじだと、なかなか思い通りに水が広がってくれません。

2枚目はさくらを描いたつもりでしたが…。

主人に「何なのかがさっぱり分からなかった」と言われてしまいました(泣)

悔しいので、また別の機会にリベンジします!

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