キーコンセプト
結晶
飽和
蒸発
はじめに
家庭で結晶を育てられることを知っていましたか? しかも簡単に。 結晶には幾何学的な模様があり、うまくいけば、直角のはっきりした、なめらかで大きさの異なる面を持つ結晶を作ることができます。 この塩の結晶を水と混ぜると、結晶の形を失って溶けてしまう。 そして、水が蒸発すると、再び塩の結晶ができます。 このような形の結晶を、結晶学の分野では “キュービック “と呼びます。 この形は、みかんの山の形が積み重なり方によって決まるように、塩の中の個々の原子の集まり方によって決まるのです。 出来上がった塩の結晶は、驚くほど美しいものになります。
材料
- 食卓塩1/4カップ
- 水1カップ
- 綿糸3フィート程度
- 鍋（熱いものを扱うとき、コンロを使うときは大人の助けを借りてください） 。)
- 熱い溶液をかき混ぜるためのスプーン
- カップまたは小さな瓶(側面が少なくとも5インチの高さで、熱湯を入れることができる必要があります。))
- 着色料(任意)
- カップを乗せるトレイまたは皿
- 物の下に敷く新聞紙またはタオル(任意)
下準備
- ひもは5センチほどのものを6～7本に切り、片方を結び、ひもブーケに見立てます。
- カップや瓶を安全な場所に置き、数日間邪魔しないようにします。
手順
- 塩水を作るには、鍋に水を入れて沸騰させます。
- 塩の約1/4を加えます（オプション：食紅を2滴ほど垂らす）。 スプーンで混ぜて溶かしやすくします。 沸騰したお湯の見た目はどうなるのでしょうか？
- 水に溶けなくなるまで塩を入れ、混ぜ続けます。 溶けなくなるまでに、どれくらいの塩を加えることができましたか。 これで「過飽和」溶液になったはずです。 今の溶液はどのような状態でしょうか？
- 火を止め、溶液を慎重にカップに注ぎます。
- 紐の結び目を慎重に溶液に沈め、紐の端がカップの縁にかかるように均等に並べます。 このひもはどのような用途に使われるのでしょうか。 紐が塩水に浸かり始めたことに気づきましたか？
- 容器は邪魔にならないところに置いておきます。
- 待って、時々結晶の状態を確認します。 1時間後に何が起こっているかわかりますか？ 1日後？ 2日後？
- おまけです。 塩水が十分に蒸発して糸の結び目を覆わなくなったら、上記の手順を繰り返し、新しい塩水を作って加えてください。 翌日から翌々日にかけて、どうなるでしょうか？
- おまけです。 この活動を繰り返しますが、今度は違う長さの糸を使い、違う物、違う角度でぶら下げてみます。 そうすると、塩の糸はどのように変化するでしょうか？
- おまけ。 食紅を加えて結晶の色を変えてみましょう。 最初に1色の塩水を作ります。 結晶が成長し、溶液が蒸発するまで待ちます。 今度は違う色の食塩水を作ります。 同じ容器に、ひもをはずさずにこれを加える。 この2番目の色が蒸発して結晶ができると、どうなりますか？
観察と結果
水に塩を入れると、結晶が溶けて塩が溶液になります。 しかし、一定量の水には無限に塩を溶かすことはできません。 この飽和点は温度によって異なり、温度が高いほど、溶液中に保持できる塩の量は多くなります。 塩水を煮沸するときは、塩と水を非常に高い温度で煮るので、余分な塩分は溶液中に残ってしまいます。 しかし、塩水が冷め始めると、通常ではありえないほど多くの塩が溶液中に存在することになる。 そのため、溶液は塩で「過飽和」状態になります。
過飽和は不安定な状態であり、塩の分子は結晶化して固体に戻り始めます。 これは、「結晶化の核」となる部位、たとえば紐の端のフニャフニャしたところから始まる。
2、3日すると、糸が塩の結晶化で太くなっているのがわかるはずです。
さらに、結び目の下の塩が蒸発したところで塩水を加え続けると、長い塩の結晶の鍾乳石を作ることができるはずです。 Science Kids at Homeより
Crystal Creations, Exploratoriumより
How to Make Rock Candy, WikiHowより
Quick Crystal Cup, Home Science Toolsより
この活動はエクスプロラトリアムと共同で行っています
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