夏休みの自由研究救済！家庭でお手軽な化学実験～家庭で水の電気分解！～

前回の記事、家庭で簡単に炭酸水を作れるのは面白かったね(*´▽｀*)

ゆうき

今回は小学生の男の子なら興味がある電気だよヾ(*´∀｀*)ﾉ

水の電気分解の実験を紹介するね^^

こんにちは！ゆうきです。

前回は重そうを使用した3つの実験を紹介しました。

夏休みの自由研究救済！家庭でお手軽な化学実験～家庭で簡単に炭酸水を作ろう！～

今回は身近な食材でもあって，掃除でも役立つ「重曹」と「クエン酸」についての実験を紹介しますね^^ ひと昔前にYou Tube等の動画で流行ったメントス－コーラの激しくない版だと思ってください。

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2021.03.06

今回は小学生の男の子なら興味がある電気についての実験です。メカっぽいものは正直男の子だけではなく、成人した男性も好きな人は多いですね^^

(　ﾟ∀ﾟ)o彡ﾟでんき！でんき！

ただ、本気で電気を勉強すると物理学になってしまいゆうきの苦手な数学の世界に入ってしまいます。

今回は水の電気分解を紹介します。水を分解して世の中でも注目されている「水素」を作りましょう！
ちなみに今回の実験はゆうきのオリジナルではありません。
↓の本に記載されている実験の実証実験になります。

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実験をして本当に書いてあることがうまくいくかどうかを確かめることも科学には大切なことですね。
残念ながら絶版になってしまったようで、新品を手に入れるのは。良本だったので残念です(´;ω;｀)

夏休みの自由研究救済！家庭でお手軽な化学実験～家庭で簡単に炭酸水を作ろう！～

今回は身近な食材でもあって，掃除でも役立つ「重曹」と「クエン酸」についての実験を紹介しますね^^ ひと昔前にYou Tube等の動画で流行ったメントス－コーラの激しくない版だと思ってください。

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2021.03.06

夏休みの自由研究救済！家庭でお手軽な化学実験～砂糖と片栗粉の分離～

前回はヨウ素デンプン反応を紹介しました。小学校の課程ではただ色を変えて終わりの実験ですが、今回はヨウ素デンプン反応を応用した実験を紹介したいと思います。

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2021.02.21

夏休みの自由研究救済！家庭でお手軽な化学実験～ヨウ素デンプン反応～

本当にサイエンティスト（博士号取得者）かを疑われる前に今回は少し科学者っぽいことを書いてみました(笑)

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2021.02.13

1. 用意する物

・水（水道水）
・焼ミョウバン
・プラスチック製醤油差し
・ゼムクリップ
・ぶどうジュース（果汁100％）
・9V 電池
・透明なコップ

2. 実験方法

1. 焼ミョウバンをスプーン3～4杯を透明なカップに入れる
2. ビーカーに200 mL の熱湯を注ぎ、よくかき混ぜ、お湯を室温まで放冷する。

3. ゼムクリップを伸ばす（図1）。
4. プラスチック製醤油差しにクリップを差し込む（図2）。
5. 醤油差しをセロテープで固定する。

6. 室温まで冷めた2。 の溶液の上澄みを他の容器に移す。
7. 焼ミョウバンの水溶液にブドウジュースをスプーン5杯入れる（図3）。
8. 5.のプラスチック製醤油差しの中を空気が残らないように7.の溶液で満たす。
9. 醤油差しの口を7.の水溶液に浸した状態で9V の電池につなぐ。

図1. ゼムクリップを伸ばす

図2. プラスチック製醤油差しにクリップを差し込む

図3. 焼ミョウバンの水溶液にブドウジュースをスプーン5杯入れる

3. 結果

クリップを電池につなげるとすぐに水の電気分解が始まり、陰極及び陽極それぞれに気体が発生した（図4）。

図4. クリップから気体発生

また、写真ではわかりにくいが、陰極側の醤油差し内の溶液は若干の青色を呈し、陽極側の醤油差し内の溶液は若干の赤色を呈した（図5）。

図5. 醤油差しの色の変化

4. もう一歩

陽極と陰極にて、気体の発生が見られました。

陰極の方がより大量の気体が発生しました。これは陰極から水素が発生しているからです。今回作成した装置ではクリップが醤油指しの口の真ん中から出ていなかったため発生した気体の全てを醤油差し内にためることができませんでした。

実験をされる方は、より口の大きい醤油差しを選択した方がいいですね。

ぶどうジュースにはアントシアニンが含まれています。
このアントシアニンは酸性では赤色に変化し、アルカリ性では青色に変化します。

陰極が若干の青色に呈色し、陰極が若干の赤色に呈色したのは、酸アルカリによるアントシアニンの色の変化です。

それぞれの極では次のような反応が起こっています。

陰極 ：2H2O + 2e^－ → H2↑ + 2OH^－
陽極 ：2H2O → O2↑ + 4H⁺ + 4e^－

このときにできた 水素イオンH⁺ が酸性、水酸化物イオンOH^－がアルカリ性の基となっているこのためにアントシアニンの色が変化します。
ただし、今回の実験では色の変化は写真で納めることができるほど劇的なものではありませんでした。

実はこのアントシアニン、一つの化合物の名前ではなく、いろいろな化合物の総称です。
下に酸アルカリで変化したときのアントシアニンの構造を示しますね。

図6. アントシアニンの酸塩基による構造式の変化一例（Sugarは糖（主にグルコース）を示します。）

5. まとめ

小学生高学年の自由研究ならそれぞれの電極で発生した気体の量の比較と、電極周りの溶液の色の変化と酸アルカリについてまでを調べると十分ですね。
中学生の自由研究なら、電極でどんな変化が起きているのかまでを考察するといいと思います。
内容は高校生の内容ですので、少し高度ですけれど^^

ちなみに今回、オリジナルな実験にできなかったのは、高校の授業で習う電気分解は水の電気伝導性をよくするために水酸化ナトリウムを使用します。

もちろん、家庭では水酸化ナトリウムは容易には手に入らないため、伝導性をよくするもので、かつ、家庭で手に入りやすいものを探していましたが、冒頭で紹介した本にぴったりな焼ミョウバンが記載されていました。

そのため、今回は、ご紹介した本の実証実験としました。

今回はこのへんで(^.^)/~~~

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ゆうき

ゆうき
理系博士号取得者 / 製薬会社勤務→商社勤務(2021年)/ 所有物件 戸建4軒
科学、不動産投資、法律と気が向いたことを書いていく雑記ブログです。
各分野初心者の方々の「困った」や「知りたかった」の助けになるようにブログ作成中！
2020年11月23日ブログ開始