高校生の時に遊んだ実験集

こんにちは、寿司は最高です。

今回は高校生の時に遊んだ化学の実験について、覚えているだけ記載していこうと思います。

化学部という場所

私は高校の時、勉強に力を入れるために化学部に入っていました。真面目だな〜と思われるかもしれませんが、初めのテストでビリに近い順位を取り、悔しさと将来への不安を感じたためです😇

化学部を選んだのは、生物が好きだからという理由でした。私の高校には生物部がなく、化学部が生物部のような活動もしていました。

実際の活動内容は週に1、2回集まって雑談をしたり、一緒にテスト勉強をしたり、バドミントンやシャボン玉で遊んだり...とただただ楽しい時間でした。部員たちはみんな面白くて、過ごした時間は私の大切な思い出です。

そして文化祭や化学イベントなどがある時には化学部らしく、真面目に実験をしていました。活動の目的は「科学の面白さを伝える」だと思っていたため、見た目が華やかだったり変化が大きい実験を選んでやっていました。そして自分自身も化学の面白さを知っていきました。

今回のnoteでは化学好きな今の自分を形成したとも言える、当時やった実験を思い出しながら書いていこうと思います。

実験① 時計反応

動画の3:40~辺りから反応を見ることができます。2種類の無色透明な液体を合わせてしばらく放置すると、パッと青紫色へと変化します。まるでマジックのようですね。

調べてみると様々な試薬の組み合わせでできるらしく、当時どの試薬を用いたかは覚えていません。そのため一般的な組み合わせの1つを書いておきます(wiki参照)。

透明な液体１：デンプンを含んだヨウ素酸カリウム水溶液                            透明な液体２：亜硫酸水素ナトリウム水溶液                                                                                                                                                                                       1. ヨウ素酸イオンと亜硫酸水素イオンとの反応によりヨウ化物イオンが生成する。
IO3^− (aq) + 3HSO3^− (aq) → I^− (aq) + 3HSO4^−(aq)
2. 過剰量のヨウ素酸塩によりヨウ化物イオンが酸化されヨウ素が形成する（律速段階）。
IO3^− (aq) + 5I^− (aq) + 6H^+ (aq) → 3I2 + 3H2O (l)
3. しかしながら、ヨウ素は亜硫酸水素イオンによって速やかにヨウ化物イオンに還元される。
I2 (aq) + HSO3^− (aq) + H2O (l) → 2I^− (aq) + HSO4^−(aq) + 2H^+ (aq)     
ヨウ化物イオン(2I^−)はデンプンと反応しないが、亜硫酸水素イオン(3HSO3^−)が消費されて無くなると、還元されずに残ったヨウ素(I2)がデンプンと反応し、青紫色の錯体を形成する。

書いてみましたが、化学式をnoteで書くのは難しいですね...。小学生の頃に習ったヨウ素デンプン反応の応用編という感じです。

実験② 信号反応

動画の7:15~辺りから反応を見ることができます。先程の時計反応は透明→青紫色でしたが、こちらは赤、オレンジ、黄、緑と色が派手に変化していきます。こちらも酸化還元反応によって変化が起こります。

山口大学の方が書いた記事によると、

用意するものは水酸化ナトリウム（使用する際は手袋と保護メガネ）、ブドウ糖 (グルコース)、インジゴカルミン（合成着色料の1つで青色2 号とも呼ばれる）、ペットボトル。

色が変わる原理としては、インジゴカルミンが塩基性の水溶液では還元型は黄色となるが、軽く振って少し酸化されると還元型と酸化型の中間構造となり赤色を示す。さらに激しく振ると空気中の酸素によって酸化(空気酸化)され緑色になる。一方、塩基性条件のグルコースは還元作用があり、酸化型インジゴカルミンを徐々に還元型に変化する。

少しの構造の変化でこんなにも色が変わるって面白いですよね。

実験③ 象の歯磨き粉

動画の2:45~辺りから反応を見ることができます。まず、実験名が面白いですよね。世界一受けたい授業というTV番組でデンジロウ先生が披露していた記憶があります。

またwikiに載っていた実験方法を載せておきます。

方法としては、濃い過酸化水素水（30%程度）に石鹸水や洗剤などの液体を混ぜ、過酸化水素水を酸素に分解させるヨウ化カリウムを混合液に溶かす。すると過酸化水素水から大量の泡が勢いよく発生して容器から溢れる。また、泡に色をつけるために着色料を混ぜることもある。しかし、この実験では濃い過酸化水素水を使うため危険があるため、安全眼鏡や手袋の着用が必要である。安全な条件下でこの実験を行う際には、3% - 6%のうすい過酸化水素水に触媒としてドライイーストを加える。

こちらは家庭でも揃えられるような材料でできます。

実験④　カラフルな人工イクラ

人工イクラはイクラの代用としてはあまり見ませんが、知育菓子で取り入れられているのは見ます。

理科室は汚いため実験で作ったイクラは食べられませんでしたが、衛生面に考慮すれば食べられるものが作れます。

人工イクラを作るためのキットも売られており、一般の方でも簡単に作れます。作る過程を書かれている方がいらしたので引用しておきます。

用意するものはアルギン酸ナトリウム、乳酸カルシウム、水、スポイト
、着色用の食紅やジュース。

私たちは絵の具や水性ペンで着色した記憶があります。アルギン酸ナトリウムは危ない薬品のような名前ですが、昆布などに入っている成分です。

実験⑤ DNAの抽出

動画の5:05辺りでDNAを確認できます。見た目は白いモヤモヤです。

こちらは授業でもイベントでもやった記憶があります。ブロッコリーや玉ねぎ、イチゴなどを材料として用いましたが、中でもイチゴはいい匂いがするためオススメです。すり潰す過程で実験室内がイチゴの香りで包まれたのを覚えています。

まとめ

他にも炎色反応や金属ナトリウムを水に入れるなど、様々なことを経験しました。今思うと、好奇心のために自由に試薬を使わせてくれる環境は素晴らしかったです。化学って難しそう...とはじめは思っていましたが、実験が楽しくて、どうしてこれが起こるんだろう？という疑問を解消するために勉強していくうちに得意な科目になっていました。

ワクワクできる化学というものにこれからも携わっていきたいです。