芳賀サイエンスラボ

炎の色で元素がわかる

Posted on: 2012年7月16日

2012年7月16日    霞ヶ浦環境科学センター

●目的

炎に入れることで特有の色を示す元素が存在することをキッズに理解させる。
また、そのような反応を通じて示された色は、その物質を構成する元素を推測するうえで手がかりとなることを理解させる。

●参加者

 講師:芳賀和夫

 スタッフ:雨宮萌恵(M1、リーダー),浅部幸紹(M1),長谷川和也(M1),戸島知春(B2)
 
 午前:キッズ24人(男17人、女7人) 保護者7人
 午後:キッズ6人(男4人、女2人) 保護者2人

 参加合計人数:講師1人、スタッフ4人、キッズ30人、保護者9人 計44人

●時程

【午前】
9:20-  受付
9:30-  芳賀講話
9:40-  実験
     1.白金線の工作
     2.ラップを用いた炎色反応実験
11:00- 休憩・次の実験の準備
11:10- 3.ホウ酸、塩化リチウム、塩化カルシウム、ポスターカラーを用いた炎色反応実験
11:40- まとめと解説
12:00  終了・解散

【午後】
12:50-  受付
13:10-  芳賀講話
13:20-  実験
     1.白金線の工作
     2.ラップを用いた炎色反応実験
14:10- 休憩・次の実験の準備
14:20- 3.ホウ酸、塩化リチウム、塩化カルシウム、ポスターカラー、ソルビン酸カリウムを用いた炎色反応実験
15:00- まとめと解説
15:20  終了・解散

●内容

・白金線の工作
 今回の実験では白金線のかわりにエナメル線を用いた。
 まず割り箸を半分に分け、そのうちの一本について先が細い方から1.5cmのところに印をつけた。次に錐を用いて印をつけたところに穴を開けさせたが、この時一人が割り箸を上から押さえ、もう一人が錐で穴を開けるようにキッズ二人一組で作業させた。穴が開いたら反対側からも錐で刺し、軽く穴を広げるように指示した。
 完全に穴が開いたところで、エナメル線を穴に通した。穴から7cm程エナメル線が飛び出すようにし、飛び出たエナメル線を割り箸の先端方向に向けて直角に曲げた。一方、反対側から出ているエナメル線は丁寧に隙間無く割り箸に巻き付けるようにした。最後に、直角に曲げたエナメル線の先端をニッパーを用いて丸めるように曲げて完成させた。

 

・ラップを用いた炎色反応実験
 使ったラップはポリラップ、サランラップ、クレラップの三種類である。
 最初にエナメル線の先端をガスバーナーで軽く熱した。先端が赤くなったところでガスバーナーの炎から離し、ラップに押し付け、そのまま再びエナメル線をガスバーナーの炎に入れて炎の色を観察した。
 ラップの成分が塩化ビニリデンであれば、緑の炎色反応が観察できたが、ポリエチレンでは炎色反応は観察されなかった。ポリラップとサランラップは成分が見えるようにし、炎の色を観察した後ラップの成分をキッズにチェックさせた。クレラップは成分表のところをテープで隠し、炎の色からその成分が塩化ビニリデンとポリエチレンのどちらであるかキッズに推測してもらった。

 

・ホウ酸、塩化リチウム、塩化カルシウム、ポスターカラー、ソルビン酸カリウムを用いた炎色反応実験
 ラップを用いた実験と同様のやり方で行った。
 それぞれの薬品は小さいプラスチックカップに取り、ぬるま湯を少量注いで少し溶かした状態で実験を行った。ホウ酸は黄緑色、塩化リチウムは赤色、塩化カルシウムは橙色、ポスターカラーは緑色、ソルビン酸カリウム(この試薬は午後の回のみ使用した)は紫色の炎色反応が観察されたが、ポスターカラーとソルビン酸カリウムではやや色が曖昧でわかりにくく、何度も実験を行うキッズもみられた。逆にホウ酸や塩化リチウムは鮮やかな色が確認でき、気に入ったキッズも多かったようだった。

 

・まとめと解説
 実験のまとめと解説は、最後に芳賀が元素の周期表を用いて行った。炎色反応が見られる主要な元素として、リチウム、カリウム、ナトリウム、バリウム、カルシウム、銅、ストロンチウムなどを挙げて紹介し、放射性元素など元素の多彩な特色についても軽く触れていた。実験を通じて、同じような物質でも構成する元素の違いによって燃えた時の色が異なることを確認した。

●スタッフ感想

【雨宮】
 炎色反応は主に中学生や高校生の理科(化学)で深く取り上げられる分野でもあるため、年齢が個々に異なるキッズにどの程度まで注目して実験を行ってもらうか、どのレベルまで理解してもらうかなどを深く考えさせられる活動だった。ラップや塩化リチウムなどは燃やすと色が鮮やかだったため、感嘆や驚きの声を上げてくれたり、デジカメを使って炎の写真を取ろうとするキッズの姿が見られて嬉しかった。
 ただ綺麗な色が観察できておわり、ではなく、そこから「どうしてこのような色が見られるのか」「元素のどんな違いが色の変化を作るのか」といった興味まで引き出せたらいいなと感じた。
 ただし、今回の活動においてキッズの中の数人はバーナーの火に夢中になってしまったり、本来の実験から離れて遊んでしまう場面も見られたため、もう少しクイズ形式にしたり、プリントや黒板を使って結果を書き込ませたりなどして実験に惹き付けるような工夫が必要であるように感じた。

 

【浅部】
 今回の実験は火を使う実験であったため、事故や怪我には十分気をつけていたこともあり、無事終わることができた。しかし何人かのキッズはスタッフの注意も聞かず、バーナーの火で遊ぶ場面が見られた。しっかり指導していかなければいけないと思う。
 今回の活動は炎色反応の勉強だったが、成分の違うラップを燃やすことで色の違いが見られたことはおもしろかった。もう少し試薬の種類、つまり色の種類を増やすともっと楽しめるのではないかと感じた。       

 

記入者

筑波大学 生命環境科学研究科生物科学専攻1年 
雨宮萌恵

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1 Response to "炎の色で元素がわかる"

参加した親のひとりです。私自身、理科がとても好きになりました。夏休みは花火大会がたくさん開催されます。「炎色反応」と花火が結びつくといいなあjと思いました。だから、花火大会のあと、実験したらどうだったでしょう。と花火を見ながら、思ってしまいました。

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