単元 水溶液の性質
目標 水溶液の性質を調べる指示薬にもハーブティーとしても使われるマローブルーの色素を用いて、身の回りで使用されているものを溶かした水溶液には、酸性、アルカリ性及び中世のものがあることを捉えることができる。
担当堀田、大﨑、榎戸、竹下、貞光、里
実験環境学校、普通教室、理科室、自宅
準備
-
24 穴プレート (例えばアズワンVTC-P24)
1個 -
2mL スポイト (例えばポリスポイト(三商93-1851))
1個 -
25mL チューブ (例えばIWAKI遠沈管(水 20mL 入れておく))
0.2g -
マローブルー(ハーブティー) (例えば実験用マローブルー(チャック付袋(10cm×14cm 程度)に入れておく))
-
ワークシート
1枚 -
下敷き用シート
1枚 -
試薬 (クエン酸、食塩、グラニュー糖、重曹、草木灰) (100円ショップDAISOの積み重ねられるスタッキングケースやラウンドケースが試薬がこぼれず便利)
1セット -
マドラースプーン (スタッキングケースを使った場合)
5本
観察・実験
リトマス紙の働きについて思い出す
「リトマス紙以外でも水溶液の性質を調べられるだろうか」
指示薬の作製1
25mLチューブに洗ビンで20mLの水を加える。チャック付袋に入れたマローブルー3花(約0.2g)に水20mLを加え、放置する。
<道具>
マローブルー(チャック付袋入り)、25mLチューブ、洗ビン(水)
<備考>
道具を各班に渡し、各自に1つずつのものと、各班で共有するものを確認
なぞの粉*の観察
24穴プレートを下じきの上に置き、上2段に5種類(A-E)のなぞの粉を少量(耳かき1杯程度)加え、黒い下敷の上に置く。なぞの粉を観察し、「粉の特ちょう」に記入する。
<道具>
24穴プレート、下じき、試薬(なぞの粉)、マドラースプーン、試薬
<備考>
*試薬の名前をふせて実験する
時間がある時は虫眼鏡、実体顕微鏡等を使って観察してもよい
2段目のなぞの粉に水を加える
2段目に入れた粉にスポイトで水を1mLずつ加え、かるく混ぜる。液の様子を観察して、「液の特ちょう」に記入する。
<道具>
スポイト、プラビーカー(水)
<備考>
スポイトで水を入れる時、スポイトの先が粉に触らないよう注意
Eは溶けないので水溶液にならない
指示薬の作製2
チャック付袋から、液(マローブルーの指示薬)だけチューブに移す。
<道具>
25mLチューブ
なぞの粉の正体
A:クエン酸、B:グラニュー糖、C:塩、D:重曹、E:草木灰
酸性やアルカリ性には色の幅で示される「強さ、程度」がある。
<備考>
時間があれば、使っていない穴を使って、自由に実験してもよい
まとめ
「マローブルーの指示薬で酸性やアルカリ性などを調べた」
豆知識
- リトマス紙の原料であるリトマスゴケは地中海の沿岸部に生息する苔植物(地衣類)である。
- リトマスゴケが持つアゾリトミン色素は水溶液の性質によって構造変化とともに、色が変化する。
- マローブルーはウスベニアオイというアオイ科ゼニアオイ属の多年草。花は乾燥させてハーブティーとして市販。
- マローブルーが持つアントシアニン色素の構造は水溶液の性質によって変化する。 (アントシアニンはアントシアンの発色部分であるが、「アントシアン」という名称は1835年にMarquartが青色の花の色素に対してつけた造語(anthos(花)+cyanos(青色))である)
- アントシアニン色素は、ムラサキキャベツ、ブルーベリー、ナスやサツマイモの皮の部分などに含まれる。
- クエン酸はレモンやグレーププルーツ、梅干しなどに含まれる。強い酸味(酸っぱい味)を呈す。
- 重曹は炭酸水素ナトリウムで弱アルカリ性。クエン酸と反応して二酸化炭素を発生。手作り炭酸飲料にも利用される。
- 草木灰(そうもくばい)は草木を燃やしてできた灰で強いアルカリ性をもつ。肥料として市販されている。
- 食卓塩は炭酸マグネシウムなどが含まれるため、弱いアルカリ性を示すことがある。試薬の塩化ナトリウムを使用する。
- 使用する多穴プレートは、もともとは細胞培養等に使われるものだが、現在はマイクロスケール実験用として「マイクロプレート」「セルプレート」の名前で、教材会社などでも入手可能である。
注意事項
- マローブルーは退色が早いため、常温で抽出し、抽出した水溶液はすみやかに使用する。
- 試薬をすくうのに使ったマドラースプーンを他の試薬に混ぜて使わない。
実験レポ
比べやすい。
匿名さん 岩手県 教職員比べやすい。
匿名さん
岩手県 教職員
うずらの卵パックとかで代用もできるかなと。いろいろネタが思いうかびました。たくさん速く調べられる。マローブルーやバタヒライピーなど たべられ...もっと見る
匿名さん 東京都 教職員うずらの卵パックとかで代用もできるかなと。いろいろネタが思いうかびました。たくさん速く調べられる。マローブルーやバタヒライピーなど たべられる のめる 教材はとても良い。
匿名さん
東京都 教職員
減災以外の場面でもヒントになりそうです。
匿名さん 愛知県 教職員減災以外の場面でもヒントになりそうです。
匿名さん
愛知県 教職員
マローブルーの色の変化が、とてもおもしろく、科学の不思議・楽しさに触れることができました。
匿名さん 岩手県 教職員マローブルーの色の変化が、とてもおもしろく、科学の不思議・楽しさに触れることができました。
匿名さん
岩手県 教職員
粉がこぼれて、色がちがってしまうことを予想しなかったので、うまくいかない児童がいた。ほとんどがうまくでき、よくわかった。
匿名さん 長野県 教職員粉がこぼれて、色がちがってしまうことを予想しなかったので、うまくいかない児童がいた。ほとんどがうまくでき、よくわかった。
匿名さん
長野県 教職員
インディアナ州の日本語補習校の小学生を対象に活用しました。 よく準備されたキットとして生徒たちが教材を使い楽しく学ぶことができました。オン...もっと見る
匿名さん IN 教職員マローブルーをつかった水溶液の性質からもともとの試料を推測しよう
インディアナ州の日本語補習校の小学生を対象に活用しました。 よく準備されたキットとして生徒たちが教材を使い楽しく学ぶことができました。オンラインでの授業でしたが、多くの手順が含まれる実験でしたが、お茶の水女子大学の先生方が注意深く見守ってくださったことで、時間内に全ての生徒が正しく操作できデータを得ることができました。化合物を推測するに際して考え得る方法として、形、色などの観察を肉眼に加えて、先の時間にご指導いただきましたマクロレンズ顕微鏡をつかっての観察と提案する生徒たちがいたことは私にとってうれしい驚きでした。さらに触った感じ、匂い、味、など様々な方法の提案もありました。 水溶液にしてその性質を調べることで、もともとの試料を推定することへの思考の移行もスムーズにできていました。 実験の中では水溶液が中性になることを期待した試料の一つとして事前に配布した試料が、塩化ナトリウム以外の成分を含む天然塩であったことで弱アルカリ性でした。砂糖と食塩、どちらも中性になったときに、次にどうやれば二つを識別できるかを学ぶことが本授業の目的の一つでした。これについては別途配布した食塩試料を用いて学ぶことができました。天然塩を配布したことで、海水や天然塩と塩化ナトリウムを99.9%以上含む精製塩との違い学ぶよい機会にもなったと思います。得られたデータに基づいて考えることの大切さ。仮に当初、予想していなかった結果が得られたときに、それをどう解釈し、次にどういう確かめ方があるかを皆で議論し、実験で確かめるという自然科学の大切な要素を本授業を通じてまなぶことができました。 重曹の水溶液とクエン酸の水溶液を混ぜることで二酸化炭素が発生することを偶然みつけた生徒もいました。異なる色の二つの溶液をまぜたときに、どんな色になるかを調べようとまぜたところ泡が出てびっくりしたというものでした。相互に混ぜても安全な試料のみをつかっての実験でしたので、安全面での心配はなく、こうした遊び心から思いがけない現象を見つけることで科学することの楽しみを実感できるとても有意義な時間になったと思います。 色が変わるという視覚にうったえる実験はとても生徒たちの興味をひくようで、アンケート調査結果では最高の評価を生徒ならびに保護者からいただた実験の一つでした。 補習授業校には家庭ではもっぱら英語での日常で、日本語が必ずしも流ちょうでない生徒がいます。通常の授業ではそういう生徒は発言を求める機会はほとんどありませんが、この授業の中ではそうした生徒も積極的に自身の考えや発見を報告するために挙手して発言の機会を求め一生懸命に日本語で発表してくれていた姿は印象的でした。 なお本授業の様子は2022年4月8日の朝日小学生新聞において紹介いただきました。
匿名さん
IN 教職員
前回のオンラインでの実験講座に続いて、今回は対面授業の中で本実験を行いました。マローブルーから抽出した色素を含む溶液に様々な水溶液を加えてそ...もっと見る
Kitayamaさん 教職員マローブルーをつかった水溶液の性質からもともとの試料を推測しよう2
前回のオンラインでの実験講座に続いて、今回は対面授業の中で本実験を行いました。マローブルーから抽出した色素を含む溶液に様々な水溶液を加えてその色の変化をみます。クエン酸水溶液を加えた時の、大きな色の変化は児童生徒に驚きをもたらしたようです。色が変化することで実験結果を認識するという方法はとても効果的な実験方法だと再認識させられた瞬間でした。 これが何によるものかを確認するために、続いてリトマス試験紙でそれぞれの水溶液の性質の一つをみてみました。ここでもクエン酸水溶液を落とすと青のリトマス試験紙が鮮やかなピンク色に変わったこと、重曹の水溶液では赤のリトマス試験紙が青に変わったことは児童生徒にとって興味深かったようです。「ああ、実験って本当に面白いなあ」と1人の生徒がしみじみと小さな声でつぶやいていた様子が印象的でした。こうしたつぶやきや生徒達の表情の変化はオンラインで実施したときはなかなか読み取ることができませんでしたが、これも対面授業の利点の一つだと感じました。 対面授業ではアシスタントの方と児童生徒たちに適宜、操作や観察方法などを伝えることができるのでとても快適に本実験を実施できました。酸性、アルカリ性などの定義を正確に説明しようとするとより多くの関連する知識が必要ですが、こうしてマローブルーを用いて行った実験を通じておぼえた児童生徒の興味をより深く大きなものにするために他にどんな実験をやればよいかまた先生方からご指導いただければと思います。
Kitayamaさん
教職員
アメリカ、インディアナ州の学校に日本の理科教育の単元を導入しようとしています。まず高校で科学を担当する先生に実験方法を伝えるために、その先生...もっと見る
MKさん 米国、インディアナ州 教職員マローブルーをつかって水溶液の性質を調べよう
アメリカ、インディアナ州の学校に日本の理科教育の単元を導入しようとしています。まず高校で科学を担当する先生に実験方法を伝えるために、その先生とともに高校の授業としてこの実験をやってみました。みな真剣にとりくんでいました。実験に先立って紹介したpH、アントシアニンの構造と色の関係、遺伝子組み換えによる青いバラの解説などにつづいて90分授業の後半で実験をやってみました。この実験ではマローブルーおよびバタフライピーの2種類の植物の花を用い、さらに天然塩と塩化ナトリウムの双方をもちいて実験をやりました。生徒たちは拡大した化合物の形状などにもとづき予想をたて、色の変化をともなう実験に興味深そうにとりくんでいました。こうしてキットの使い方を習得した先生は、中学や小学校の先生方に次々とこの実験やそれに関連する科学的な知識を伝達して中学校や小学校の科学教育の中でも展開予定です。こうした素晴らしい実験の系は、日本の理科教育を海外に広げてゆく上で大きな戦力となっています。
MKさん
米国、インディアナ州 教職員
乾燥したお茶から、アントシアニンを抽出するので、いつでもどこでも行いやすい。また、扱う試料が小量なことも、同じプレート上で観察することができ...もっと見る
流山市西深井小学校さん 千葉県 教職員システマチックで間違えずらい
乾燥したお茶から、アントシアニンを抽出するので、いつでもどこでも行いやすい。また、扱う試料が小量なことも、同じプレート上で観察することができるのも、試料などの入れ間違いを起こしずらくなると思う。 廃棄するときに、試料が混ざりやすいのには注意が必要であることを除けば、机上の少ない範囲で行うことができるので、個人実験にも使えると思う。翌日に色が消えてしまうので、保存する方法は無いものだろうか?
流山市西深井小学校さん
千葉県 教職員