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実験

金属(きんぞく)イオンは何色(なにいろ)?

実験 金属(きんぞく)イオンは何色(なにいろ)?

イオンとは、電気(でんき)をもった原子(げんし)のこと。原子(げんし)は物質(ぶっしつ)をつくっている最小(さいしょう)単位(たんい)。金属(きんぞく)のイオンには、色(いろ)がついているものがあるんだ。色(いろ)のついたイオンと、そのとけ出(だ)すようすをじっくり見(み)てみよう。

用意(ようい)するもの

  • こな寒天(かんてん)
  • 水(みず)
  • 食塩(しょくえん)
  • 計量(けいりょう)カップ
  • わりばし
  • はかり
  • なべ
  • コンロ
  • とう明(めい)のプラスチック耐熱(たいねつ)容器(ようき)
  • かん電池(でんち)(9V)
  • 9V 電池(でんち)用(よう)スナップ
  • ミノムシクリップ2本(ほん)(ない場合(ばあい)は・リード線(せん)・ビニールテープ・はさみが必要(ひつよう))
  • 銅板(どうばん)・鉄板(てっぱん)・ニッケル板(ばん)(3cm×3cmくらいをそれぞれ2まいずつ)
  • 軍手(ぐんて)

※金属(きんぞく)板(ばん)、かん電池(でんち)(9V)、9V電池(でんち)用(よう)スナップ、ミノムシクリップなどは、インターネットの通販(つうはん)などで買(か)うことができるので、おうちの人(ひと)と相談(そうだん)しましょう。金属(きんぞく)板(ばん)が大(おお)きいときは、金属(きんぞく)用(よう)はさみが必要(ひつよう)。
銅板(どうばん)の代(か)わりに、銅(どう)のワッシャー、ステンレスでない鉄(てつ)くぎなどが使(つか)えます。いずれもホームセンターなどで手(て)に入(はい)ります。

準備(じゅんび)

寒天(かんてん)を作(つく)る。

1

なべに<ruby data-src=水(みず)とこな寒天(かんてん)を入(い)れ、わりばしでかきまぜながら加熱(かねつ)する。">

なべに水(みず)とこな寒天(かんてん)を入(い)れ、わりばしでかきまぜながら加熱(かねつ)する。

※水(みず)100mLに対(たい)し、こな寒天(かんてん)1g、食塩(しょくえん)1gの割合(わりあい)にする。寒天(かんてん)は、あわ立(だ)てないように静(しず)かにかきまぜよう。
※電子(でんし)レンジでもできるよ。600Wで2分(ふん)加熱(かねつ)し、とけきるようにかきまぜる。
もう一度(いちど)600Wで2分(ふん)加熱(かねつ)する。食塩(しょくえん)を入(い)れてとかしきる。

注意(ちゅうい):火(ひ)を使(つか)うときは、やけどしないように注意(ちゅうい)すること。

2

ふっとうしてから3~4<ruby data-src=分(ふん)ほど加熱(かねつ)したあと、食塩(しょくえん)を加(くわ)える。">

ふっとうしてから3~4分(ふん)ほど加熱(かねつ)したあと、食塩(しょくえん)を加(くわ)える。食塩(しょくえん)がとけたら加熱(かねつ)をやめる。

※ふきこぼれないように気(き)をつけよう。

3

<ruby data-src=寒天(かんてん)溶液(ようえき)をプラスチック容器(ようき)に入(い)れる(高(たか)さ2cmくらい)。">

寒天(かんてん)溶液(ようえき)をプラスチック容器(ようき)に入(い)れ(高(たか)さ2cmくらい)、そのまま冷(さ)まして固(かた)める。

※寒天(かんてん)は常温(じょうおん)でも固(かた)まる。容器(ようき)に入(い)れる前(まえ)に固(かた)まってしまったら、再(ふたた)び加熱(かねつ)すると液体(えきたい)状(じょう)にもどる。

注意(ちゅうい):プラスチックの種類(しゅるい)によっては、高温(こうおん)で変形(へんけい)してしまうものもあるので、耐熱(たいねつ)温度(おんど)を確認(かくにん)しておこう。火(ひ)から下(お)ろしてすぐには容器(ようき)に注(そそ)がないようにしよう。

実験(じっけん)方法(ほうほう)

1

そうちを作(つく)る。
3cm×3cmくらいの銅板(どうばん)を用意(ようい)する。少(すこ)しくらい大(おお)きくてもよい。

注意(ちゅうい):銅板(どうばん)を切(き)らなければならないときは、手(て)を切(き)らないように注意(ちゅうい)しよう。軍手(ぐんて)を使(つか)うと良(よ)い。

<ruby data-src=銅(どう)板(いた)の間(あいだ)は6cm。">

銅(どう)板(ばん)の間(あいだ)が6cmになるように、寒天(かんてん)に2まいの銅板(どうばん)を平行(へいこう)にさしこむ。

かん<ruby data-src=電池(でんち)、スナップ、ミノムシクリップをつなげる。">

かん電池(でんち)、スナップ、ミノムシクリップをつなげる。

ミノムシクリップを<ruby data-src=使(つか)わないときの配線(はいせん)">

ミノムシクリップを使(つか)わないときは、ビニールテープでリード線(せん)をはりつけて配線(はいせん)する。

注意:+ 極と-極がふれると、ショートして危険。銅板につなげるとき以外は、図のようにしておく。

注意(ちゅうい):+極(ぷらすきょく)と-極(まいなすきょく)がふれると、ショートして危険(きけん)。銅板(どうばん)につなげるとき以外(いがい)は、図(ず)のようにしておく。

2

<ruby data-src=銅板(どうばん)にミノムシクリップをつなげて、そうちに電流(でんりゅう)を流(なが)す。">

銅板(どうばん)にミノムシクリップをつなげて、そうちに電流(でんりゅう)を流(なが)す。

注意(ちゅうい):火(ひ)を使(つか)っている場所(ばしょ)や、しめ切(き)った場所(ばしょ)では行(おこな)わない。十分(じゅうぶん)にかん気(き)をすること。

3

<ruby data-src=銅板(どうばん)や寒天(かんてん)のようすはどうかな?">

銅板(どうばん)や寒天(かんてん)のようすを、60分間(ぷんかん)観察(かんさつ)する。

1分(ふん)後(ご)、10分(ふん)後(ご)、30分(ふん)後(ご)、60分(ふん)後(ご)の写真(しゃしん)をとり、ワークシートにはろう。

注意(ちゅうい):
・長(なが)い時間(じかん)電流(でんりゅう)を流(なが)し続(つづ)けるのは危険(きけん)なので、時間(じかん)を守(まも)ろう。
・実験(じっけん)で使(つか)った寒天(かんてん)は食(た)べられません。生(なま)ゴミとしてすてましょう。

4

同(おな)じようにして、鉄板(てっぱん)、ニッケル板(ばん)でもやってみよう。

<ruby data-src=寒天(かんてん)は生(なま)ゴミとして捨(す)てる。">

・実験(じっけん)で使(つか)った寒天(かんてん)を生(なま)ゴミとして捨(す)てる。
・銅板(どうばん)の実験(じっけん)で使(つか)った、とう明(めい)のプラスチック耐熱(たいねつ)容器(ようき)をよく洗(あら)う。

ほかの<ruby data-src=金属(きんぞく)でもやってみよう。">

同(おな)じように寒天(かんてん)を作(つく)り、セットする。

まとめ方(かた)

時間(じかん)ごとにとった写真(しゃしん)をはってまとめる。

<ruby data-src=銅板(どうばん)のまとめ">
乾電池(かんでんち)の種類(しゅるい)によって、銅(どう)イオンの青色(あおいろ)が広(ひろ)がる速(はや)さが変(か)わってくる。
<ruby data-src=鉄板(てっぱん)のまとめ">
<ruby data-src=電池(でんち)を外(はず)して一晩(ひとばん)おいた+極(ぷらすきょく)側(がわ)(赤(あか))の鉄板(てっぱん)">

電池(でんち)を外(はず)して一晩(ひとばん)おいたら、+極(ぷらすきょく)側(がわ)(赤(あか))の鉄板(てっぱん)から2cmくらいのところに、えび茶(ちゃ)色(いろ)の仕切(しき)りのようなものができた。

ニッケルのまとめ
<ruby data-src=電池(でんち)を外(はず)して一晩(ひとばん)おいた+極(ぷらすきょく)側(がわ)(赤(あか))のニッケル板(ばん)">

電池(でんち)を外(はず)して一晩(ひとばん)おいたら、+極(ぷらすきょく)側(がわ)(赤(あか))の鉄板(てっぱん)から2.5cmくらいのところに、こい緑色(みどりいろ)の仕切(しき)りのようなものができた。

わかったこと

食塩(しょくえん)をとかして作(つく)った寒天(かんてん)は、電気(でんき)を通(とお)す。
銅板(どうばん)を、+(ぷらす)と-(まいなす)の電極(でんきょく)にして電気(でんき)を流(なが)すと、+極(ぷらすきょく)側(がわ)から青(あお)い色(いろ)が出(で)てきて、-極(まいなすきょく)側(がわ)の銅板(どうばん)に向(む)かって広(ひろ)がった。
このことから、+極(ぷらすきょく)側(がわ)の銅(どう)が銅(どう)イオンに変化(へんか)することがわかった。
金属(きんぞく)によって+極(ぷらすきょく)側(がわ)から出(で)てくる色(いろ)がちがうので、イオンの色(いろ)は金属(きんぞく)ごとにちがうのだと思(おも)う。
-極(まいなすきょく)側(がわ)から出(で)るあわは何(なん)だろうと思(おも)って調(しら)べたら、水素(すいそ)であることがわかった。

ワークシートをダウンロード

注意(ちゅうい)

  • 実験(じっけん)は必(かなら)ずおうちの人(ひと)といっしょにやろう。
  • 実験(じっけん)をする前(まえ)に、実験(じっけん)のやり方(かた)をよく読(よ)んでからはじめよう。
  • 寒天(かんてん)をつくるのがむずかしいときは、おうちの人(ひと)にやってもらおう。
  • 金属(きんぞく)板(ばん)を切(き)る作業(さぎょう)は、けがをしないように気(き)をつけること。
  • 実験(じっけん)で使(つか)った寒天(かんてん)は食(た)べられません。生(なま)ゴミとしてすてよう。
  • 実験(じっけん)中(ちゅう)や実験(じっけん)後(ご)に、寒天(かんてん)やその液体(えきたい)が皮(ひ)ふについたらすぐに流水(りゅうすい)であらい流(なが)すこと。
  • 通電(つうでん)し続(つづ)けるとあぶないので、観察(かんさつ)時間(じかん)を守(まも)ること。
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