Life + Chemistry

化学の講義録+大学を楽しく面白い学びの場に変える試みの記録 (北里大学・野島 高彦)

小学校で理科実験2011

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毎年この時期には,近所の小学校で6年生を対象に化学の実験を見せています.

この小学校には,学外から様々な職業の人を招いて話をしてもらうという制度があります.

私は5年前に「学区内にいる化学の専門家」ということで声がかかり,それから現在まで6年生に化学の実験を見せつつ,化学とは何なのかとか,化学を仕事にしている人たちはどんなことをやっているのか,といった話をしています.

1学年2クラスの学校なので,2時間続けて授業を組んでもらっています.

ムラサキキャベツの絞り汁がpH指示薬

6年生の理科では,2学期から3学期にかけて「水溶液/酸性と中性とアルカリ性」のところが出て来ます.

そこで,これに関連させて,化学実験では定番とも言える「 pH指示薬」と「アンモニア噴水」の演示実験を見せています.

pH指示薬にはムラサキキャベツ(赤キャベツ)の絞り汁を使います*1

これに含まれているアントシアニン(紫色)がpHに応じて色を変えることを利用するのです.

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↑ムラサキキャベツに含まれる色素.Gluはグルコース.

ムラサキキャベツの汁を5本の試験管に分けておき,それぞれに塩酸,炭酸水,食塩水,石灰水,アンモニア水,を順番に加えて行き,どんな色になるのかを見て行きます.

それぞれ加える前に「どんな色になるかな?」と問いかけてみると,「赤!」とか「青!」とか「白!」とか「爆発する!」とか「煙が出る!」とか,いろいろな声が聞こえてきます.ひととおり声をきいてから実際に混ぜてみると「おー!」という声があがります.

アンモニア噴水

これを見せた後は,化学マジック定番の「アンモニア噴水」です.

アンモニアの発生源には冷蔵庫で冷やしたアンモニア水を使います.

丸底フラスコにアンモニア水を5 mLほど入れて,あらかじめお湯で温めたぬれぞうきんでフラスコを温めて,容器内をアンモニアのガスで満たします.

適当なタイミングでフタをしてひっくり返し,フタを貫通している2本の管の一本を,ムラサキキャベツの絞り汁が入ったビーカーに差し込み,もう一本のガラス管から呼び水を注入すると,丸底フラスコの中では勢いよく絞り汁が吹き上がります.このときにムラサキ色の絞り汁は緑色に変わります.

器具を片手に,教卓近くにあつまった小学生の間に入って行き,勢いよく吹き上がった水柱を見せてまわります.

質問コーナー

噴水が止まったあとは,なんでも質問を受け付けるコーナー.化学に限らず科学全般の質問を受け付けています.毎年ここでイロイロな質問が飛び出します.今年は・・・・

●他のガスで同じような実験はできますか?

アンモニアと同じくらい水によく溶けるガスがあればできますね.ただし,安全で簡単に手に入るものとなると,アンモニアあたりがちょうどよい材料です.

●宇宙人はいますか?

これは毎年出る質問です.「いたとしてもおかしくはないし,いなかったとしてもおかしくはない」といったところが今の段階で言える答えです.

●これ以上は分けられない,というところまでどうやって分けるのですか

たとえば空気の場合,どんどん冷やしていくと液体に変わります.空気には窒素と酸素が含まれていますが,液体になる温度が違うので,片方が気体,片方が液体,という状態になれば分けることができます.

黒板に周期表を張りだしておいたので,これについての質問も出ました.

●周期表に載っている元素をぜんぶ混ぜたらどうなりますか?

ううむ,どのような割合でどのような順番で混ぜて行くのかにもよりますね.互いに接触させたらまずいもの(塩素ガスと金属ナトリウムとか)もあるので,大なり小なり爆発する恐れがありますね.

●周期表に載っている元素で,要らないものはありますか?

これは意外な質問.別に1種類くらいなくても生きて行くうえで困らないように思える元素もあるかもしれませんが,実は超微量が生命活動に必要,あんてこともあるかもしれません.なんとも言えません.

●日本でみつかった元素はありますか?

2004年に日本の研究所が,113番元素を発見したと報告しています.これが確かな発見かどうかはこれからの作業で明らかになるでしょう.

●いちばん危険な元素は何ですか?

何をもって危険とするかによりますね.なんとも言えません.

●原子爆弾に使われてた元素はどれですか?

ウランとプルトニウムです.

●元素の名前はどうやってつけられたのですか?

昔から知られているものは,性質に基づいた外国語が元になっているものがほとんどです.たとえば水素は燃やすと水になるので,水の素,という感じです.新しく発見されたものだと,地名とか科学者の名前だとかから名前を持ってくるようになりました.人名だと,アインシュタインからアインスタニウムとか,キューリーからキュリウムとか.地名ではアメリカからアメリシウム,フランスからフランシウム,なんてのがあります.

●いちばん古くから知られている元素は何ですか?

酸素とか塩素とかは200年くらい前に発見されています*2.どれが「いちばん」古くからかは不明です.

●膵臓はどのような元素からできているのですか?

生き物の身体はすべて細胞とよばれる小さなブロックからできています.そのブロックを作っている主な材料は,炭素,水素,酸素,窒素,リン,ナトリウム,カルシウム,カリウム,塩素,などなどです.こういう材料が組み合わさり組み合わさり組み合わさり生き物の身体をつくっています.

#この質問をしてきた子は,将来は膵臓を研究する医師になりたいとのことでした.授業後に大学院生活についても質問をしてきました.

こんな感じで授業時間がおわったあとも質問タイムが続きました.

周期表を覚えている子が何人かいて,どこまで覚えたか比べ合ったりしていました.1番の水素から順番に覚えて30番とか40番とかまで覚えていたり.化学を仕事にしている私が20番ちょっとしか覚えていないなんていうのはナイショ.

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*1:大学で理科教育を専攻された先生に前もって用意して頂いています.

*2:あ,鉄や銅などの金属はもっと前でしたね.これを忘れていました.