【最短1時間】身近な物で黒いガラス？(ホウ砂球)を作ってみよう
イントロ
ドラッグストアと100円ショップで入手できる物を使って
黒いガラスのような物を作る実験方法について紹介します。
また、終わりの方では実験の解説についても書いていきたいと思います。
※実験にはガスコンロが必要です。IHのコンロではできません。
この実験は下記リンクの実験の少し発展したものになりますが、
うまくいけば1時間以内で終わらすことができます。
必要な物
・太さが9mmぐらいのステンレス製の針金(100円ショップで購入できます)
・ラジオペンチ(ステンレス製の針金を切る用。100円ショップで購入できます)
・定規(普通の15cm測れるもので大丈夫です)
・ホウ砂(ドラッグストアや薬局などで購入できます。ホウ"酸"ではないです)
・ビタミンB12入りの目薬(赤い色の目薬)
・弁当に使ったりするアルミカップ
・アルミ箔
・陶器製の皿
・スプーン(ホウ砂や目薬に触れるので気にする人は使い捨ての物を使いましょう)
実験方法・やり方
丁寧に書いているので作業量が多いように感じますが、実際には少ないです。
① ラジオペンチを使って約13cmの長さでステンレス製の針金を切る。
※手を切ったり、切った針金の端を体に刺さないように注意してください。
※失敗した時に備えて切った針金を3本用意すると良いと思います。
② イラスト(図1)のように切った針金の端から1.5cmの所でまげて輪っかを作る。
※ラジオペンチの先の部分を使って、挟んで曲げるとやりやすいと思います。
図1：輪っかを作った針金
③アルミカップに小さじ1/3～1/2杯(約0.5g)のホウ砂を入れる。
④アルミカップに入れたホウ砂にビタミンB12入りの目薬を5滴加える。
※一か所に5滴かけるのではなく全体へ5滴かける感じ。
⑤目薬を含んだホウ砂を軽くかき混ぜる。
⑥大きめにカットしたアルミ箔を半分の半分の半分に折る(＝8枚重ねになる)。
⑦陶器製の皿に⑥で用意したアルミ箔を載せる。
⑧陶器製の皿に載ったアルミ箔の上に⑤で用意したアルミカップを載せる。
⑨ガスコンロに火をつける。
⑩②で輪っかを付けた針金の輪っかの部分をガスコンロの青い火で
赤くなるまで加熱する。
※針金の火に入れた部分とその近くは熱くなっているので触らないでください。
⑪針金の輪っかの部分が赤くなったら、素早く針金の輪っかの部分を
目薬と混ぜ合わせておいたホウ砂に触れさせる。
⑫ホウ砂が付いた針金を火に入れ、「ジュー」という音がしなったら
火から離すのを繰り返す。この時、ホウ砂を付けた方を上にして加熱を行う。
⑬「ジュー」という音がしなくなったら火に入れたまま加熱する
⑭ある程度、火に入れて針金についていたホウ砂が膨らまなくなったら
ホウ砂を付けた反対側と付けた側を交互に上にして加熱を行う。
⑮針金を火から出してホウ砂を付けた側が綺麗な丸い膨らみになっているか確認する。
もしも、綺麗な丸い膨らみが無い場合は、その面を下にしてして再度加熱を行う。
⑯針金を火から出して反対側を確認する。もしも表面がイラスト(図2)のように
デコボコが見られた場合、その面を下にして再度加熱を行う。
また、イラスト(図3)のように穴が開いた状態になった場合、
針金の輪っかの部分が赤くなるまで再度加熱を行ってから⑪の操作に戻る。
図2：表面の一部にデコボコができた時のイメージ
表面にデコボコが生じたときはデコボコした面を下にして
加熱を行うとデコボコは無くなる
図3：穴ができたしまった時のイメージ
穴が生じたときは針金の輪の部分が赤くなるまで加熱後、
穴の部分に目薬を含むホウ砂をくっ付けて加熱する事で塞ぐことができる
⑰30秒程、針金を手に持ったまま空中で冷やしてから、陶器製の皿に載せた
アルミ箔上や乾いた流しなど熱に強い所において完全に冷ます。
⑱写真(図3)のように表面が黒くて綺麗なつるつるになっている事を確認する。
※作ったガラスのような物の表面は傷が付きやすく、割れることがあります。
表面が汚くなりやすいので、冷めたらすぐに観察した方が良いです。
図3：最終的にできる黒いガラスのようなもの
表面が汚くなりやすいので冷めたら早めに観察した方が良い
解説と仮説
原理はホウ砂球反応の実験と同じなので基本的にはそちらを参照してください。
詳細は後述しますが、色が付いた理由についてはリンク先とは異なるので
注意が必要です。
・目薬を入れたホウ砂を火に入れると黒くなる理由は？
操作⑫～⑭辺りで目薬を含んでピンク色になっていたホウ砂が黒くなったり、
少し焦げ臭い匂いがする時点で気が付いた人がいるかもしれません。
目薬には様々な成分が含まれており、それらは有機物です。
一般的に有機物は加熱すると分解して黒色の炭が生じます。
つまり、火の熱で目薬の成分が分解して炭になったため、
黒くなったように見えたわけです。
・何でガラス状のものに色がついたのか
ホウ砂の熱分解で生じたガラス状のもの(メタホウ酸ナトリウムと酸化ホウ素)に
目薬を加熱する事で炭が取り込まれた事によります。
もう少し書くと、目薬の成分から生じた炭は細かい粒子であり、
ガラス状のものに全体的に含まれているため黒いガラスのように見えます。
・ビタミンB12を含まない目薬でも同じようなものが作れるのか？
普段、使っている目薬がビタミンB12を含むものなので、
断言できませんが原理上、同じようになると思われます。
これを確認するのも一応は自由研究のネタになるかもしれません。
・青みがかって見える？
光の加減で青く見えている可能性が大きいです。
ただし、ビタミンB12にはコバルトを含み、コバルトを使ってホウ砂球反応を行うと
青色(青色のシリカゲルみたいな感じ)になります。
そのため、ビタミンB12由来のコバルトによって青く見える可能性が僅かにあります。
・綺麗に保存するには？
ホウ砂球は吸湿性があるため、放置しておくと空気中の水分によって
見た目が悪くなることが知られています。
そのため、長期間綺麗な状態で保存するには作ったホウ砂球を中を乾燥状態にした
密閉容器に入れておく必要があります。
ただし、今回作った黒いホウ砂球は表面が傷つきやすいのか、
すぐに表面が汚くなりやすいです。
確証はありませんが、作って(冷ましてから)表面を水を含まないニスのようなもので
コーティングすることで綺麗な状態を保てる可能性があります。
あとがき
そもそも、この実験は(以前、記事に書いた物を除いて)ホウ砂球に色を付けることが
できる身近な物を探す過程で偶然見つかったものになります。
コバルトを使うと青いホウ砂球を作れるため、身近な物でコバルトが含まれる物として
ビタミンB12入りの目薬(そもそもビタミンB12の含有量が少ない事、有機物の分解で
黒くなるため、失敗すると予想していた)で行った所、青いホウ砂球は作れません
でしたが綺麗な黒いホウ砂球ができたので紹介することにしました。
現在は、青いホウ砂球を作るためにコバルト化合物を合成を行っています。
コバルト化合物は合成できるるものの不純物の分離や簡便さが問題になっています。
そこをクリアできたのであればコバルト化合物の合成方法だけでも
紹介できたら良いかなと思っています。
身近な物でガラス？を作ってみよう(溶球反応・ホウ砂球) 解説編
イントロ
実験編では身近な物で色付きと色無しのガラス状のものを作る実験を
紹介しました。解説編では他の実験の記事と同じように実験の原理、
具体的には何が起きていたのかを説明していきます。
何故、前もってステンレスの針金を火に入れるのか？(操作⑤～操作⑥)
今回の実験ではステンレスの針金に付けたホウ砂を火に入れる必要があります。
しかし、火に入れていないステンレスの針金をホウ砂に触れさせても全然
くっついてはくれません。一度、火に入れて高温になったステンレスの針金を
ホウ砂に触れさせると、熱でホウ砂が溶けて針金やホウ砂同士がくっついてくれます。
この作業をすることでステンレスの針金に付けたホウ砂を火に入れる事が
できるようになります。
ホウ砂を火に入れると何が起こっているのか？(操作⑦～操作⑧)
まず、ホウ砂とは四ホウ酸ナトリウム10水和物という物質です。
四ホウ酸ナトリウム10水和物は加熱されると、四ホウ酸ナトリウム無水和物と水に
分解します。
Na₂B₄O₇・10H₂O→Na₂B₄O₇ + 10H₂O(Na₂B₄O₇・10H₂O：四ホウ酸ナトリウム10水和物、
Na₂B₄O₇：四ホウ酸ナトリウム無和物、H₂O：水)
この反応で生じた水は火の熱によって水蒸気になります。
体積が大きい気体である水蒸気が生じた結果、針金についたホウ砂が
モクモクと膨らんだように見えます。
さらに加熱を続けると四ホウ酸ナトリウム無水和物がメタホウ酸ナトリウムと
酸化ホウ素(無水ホウ酸)に分解します。
Na₂B₄O₇→2NaBO₂ + B₂O₃ (NaBO₂：メタホウ酸ナトリウム、B₂O₃：酸化ホウ素)
この反応が終わると透明なガラス状のものが曲げた針金の中にできます。
ホウ砂を火に入れると火の色が黄色っぽくなるのは何故か？(操作⑤)
この現象は味噌汁などの塩分を含む水をガスコンロに吹きこぼした際、
火の色が黄色に見えたり、花火で黄色に見えるものと原理は同じです。
この現象は炎色反応と呼ばれます。炎色反応については今回の実験のメインではない
という事や簡単に行る実験なので色々な実験を扱うサイトで取り扱われているので
原理については割愛します。
ガラス状のものに何故色が付くのか？(操作2-⑨)
ガラス状のものに色が付く原理は以下の二つのステップ経ています。
・ステップ1)重金属の化合物の分解
ガラス状のものに付いた重金属の化合物は火で加熱される事により、
分解して最終的には重金属の酸化物(重金属の錆のようなもの)になります。
物質と条件によっては金属の細かい粒子に変化するものもあります。
・ステップ2)重金属の酸化物とガラス状のものの反応
ガラス状のものにはメタホウ酸ナトリウムと酸化ホウ素が含まれています。
ここに重金属の化合物から生じた重金属の酸化物が加わると
メタホウ酸ナトリウムや酸化ホウ素と反応して重金属のメタホウ酸塩が生じます。
生じた重金属のメタホウ酸塩は含まれる重金属によって特有の色が付いているため
ガラス状のものに色が付きます。
ガラス状のものに付く色というのは重金属の種類及び加熱条件によっても異なるため、
最終的についた色から重金属の種類を知る事ができます。
詳細及び実験編での色については次の溶球反応(ホウ砂球反応)とその次の
今回の実験の結果について(酢酸銅を使った結果)で解説します。
溶球反応(ホウ砂球反応)
今回、扱った実験のようにホウ砂を加熱して作ったガラス状のものを使って
重金属の種類を当てる分析方法を溶球反応と言います。
溶球反応において今回の実験のようにホウ砂を使う方法をホウ砂球反応、
リン酸水素ナトリウムを使う方法をリン塩球反応と呼びます。
溶球反応では最終的にガラス状のものに付く色からくっつけた重金属の種類を
判別する事ができます。但し、重金属の種類によっては色が付かない物、
種類は異なる重金属なのに付く色が同じになるものもあります。
また、重金属の種類は同じでも加熱する際に酸化炎(赤い炎)で加熱した時と
還元炎(青い炎)で加熱した時、温まっている時と冷めた時で色が異なるものも
あります。異なる重金属でも付く色が同じというケースがあるため、溶球反応だけで
完全に重金属の種類を特定する事ができません。そのため、溶球反応は簡易的な分析や
本格的な分析を行う前の確認で行われる分析方法です。
そうは言っても、今の時代は分析で使用する機械が発達しているので、
溶球反応で重金属の種類を調べるという事はほぼありません(教育の場合を除く)。
溶球反応では重金属の種類以外の条件でも色が変わると書きましたが
具体的にはどのような色になるかと思うかもしれません。
身近にある重金属(正確には別の物質と反応させて化合物にする必要がある)で
ホウ砂球反応を行った際にどのような色になるのかを表1にまとめておきます。
表1
家庭用コンロで行った場合は基本的に青い炎なので還元炎の結果になります。
今回の実験の結果について(酢酸銅(Ⅱ)を使った結果)
今回の実験では酢酸銅(Ⅱ)を使ってガラス状のものに赤(赤茶)色を付けました。
酢酸銅(Ⅱ)は重金属である"銅"の化合物です。そして今回は家庭用のガスコンロを
使用したので炎は青い炎なります。そのため、表1を見るとホウ砂球反応の結果は
赤色になります。そのため、今回の実験はうまくいっている事が確認できました。
図1、酢酸銅(Ⅱ)を使ったホウ砂球反応の結果
還元炎で銅の化合物を使ったので赤色になっている。
硫酸ネオジムアンモニウムを使えば色が光で変わるガラス状のものが作れるのでは？
このブログでは光で色が変わる硫酸ネオジムアンモニウムの結晶の作り方を
紹介しています。硫酸ネオジムアンモニウムは重金属であるネオジムの化合物です。
そのため、硫酸ネオジムアンモニウムを使ってホウ砂球反応を行えば、
光で色が変わるガラス状のものができると思うかもしれません。
けれども、残念ながらホウ砂球反応でネオジムを使っても光で色が
変わる以前に色が付きません。
学生時代の自分はバカだったので(今もバカでーすけど)、光で色が変わるものを
作れると思い(当時は僅かにしか作れなかった)硫酸ネオジムアンモニウムを使って
ホウ砂球反応をやって、ダメだったという事を確認しております。
また、後から外国の古い専門書(本の名前を忘れるという致命的ミスをしました)で
調べてもホウ砂球反応においてネオジムでは色が付かない事を確認しています。
身近な物でガラス？を作ってみよう(溶球反応・ホウ砂球反応) 実験方法編
イントロ
ドラッグストアなどで手に入る物を使ってガラスのような物を作るのと
簡易的な重金属イオンの種類を当てる実験方法を紹介します。
著者から重要メッセージ+謝罪
申し訳ございません。やっと解説編も完成しました。
どちらも急いで書いたので誤字やら別の写真を張り付けているやら
現段階で気が付けた間違いは修正してあります。
他にもあると思いますが、そちらは時間がある時に確認していきます。
必要な物
・太さが9mmぐらいのステンレス製の針金(100円ショップで購入できます)
・ラジオペンチ(ステンレス製の針金を切る用。100円ショップで購入できます)
・定規(普通の15cm測れるもので大丈夫です)
・ホウ砂(ドラッグストアなどで購入できます)
・重金属の化合物(このブログで作り方を紹介した酢酸銅(Ⅱ)も使う事ができます)
・弁当に使ったりするアルミカップ
・アルミ箔
実験方法・やり方
1.ガラスのような物を作る
① ラジオペンチを使って約13cmの長さでステンレス製の針金を切る。
※手を切ったり、切った針金の端を体に刺さないように注意してください。
② 図のように切った針金の端から1.5cmの所でまげて輪っかを作る。
※ラジオペンチの先の部分を使って、挟んで曲げるとやりやすいと思います。
③ アルミカップにスプーン一杯のホウ砂を入れておく
④ ガスコンロの火を着ける。
⑤ ②で輪っかを付けた針金の輪っかの部分をガスコンロの青い火で7秒間、加熱する。
※針金の火に入れた部分とその近くは熱くなっているので触らないでください。
⑥ 加熱した針金の輪っかの部分を用意しておいたホウ砂(③)に触れるようにする。
5秒ぐらいして針金を引き上げると多くのホウ砂が針金の輪っか部分にくっつく。
⑦ 再度、ガスコンロの火のホウ砂が付いた針金入れてしばらく加熱する。
⑧ 針金についていたホウ砂が膨らまなくなり、少し赤くなるまで加熱する。
⑨ 30秒程、針金を手に持ったまま空中で冷やしてから、折りたたんだ
アルミ箔上や流しなど熱に強い所において完全に冷ます。
⑩ 写真のように針金の中にガラスのようなものができているのを確認する。
※空気中に放置しておくと、表面が綺麗ではなくなるので早めに観察しましょう。
2.重金属イオンの種類を当てる
① 別のアルミカップに重金属の化合物を入れておく。
② アルミ箔を半分に折り、さらに半分に折る。
③ ②で折ったアルミ箔の上に④のアルミカップを載せておく。
④ 1のガラスのような物を作る操作の⑧まで行う。
⑤ 火から針金を出し、すぐに①で用意した重金属化合物に
針金の輪っかの中心をくっつける。
⑥ 針金の輪っかの中心に重金属の化合物がくっつている事を確認する。
⑦ 再度、針金の輪っかの部分をガスコンロの火の中に入れて10秒程加熱する。
⑧ 針金の輪っかの中に色が付いたガラスのようなものができている事を確認する。
⑨ 写真のように針金の中に色が付いたガラスのようなものができているのを確認する。
※空気中に放置しておくと、表面が綺麗ではなくなるので早めに観察しましょう。
(写真は酢酸銅(Ⅱ)を使った場合。赤(赤茶色)の色が付く)
解説編へ続く
メーカーに就職する・就職を志望する理系の学生が知っておいて欲しい事
はじめに
理系の大学生・大学院生で就職先にメーカーを志望する人は多いと思います。
しかし、いざ希望のメーカーに就職してもイメージとの違い・ギャップに
苦しむ人も中にはいます。この記事では、某メーカーに勤務している私の経験を元に、
メーカー志望の学生と就職後のギャップについて紹介したいと思います。
内容としては就職活動でしっかりと情報収集を行っている人にとっては、
当たり前の事だったりするかもしれませんが、そこはご了承してください。
希望する部署(研究開発)に配属されるとは限らない、専門外の部署になることも
理系の学生、特に大学院生となるとメーカーの研究開発の部署で働きたい
と考えている人は多いと思います。
しかし、就職後の配属先が研究開発ではなく生産技術などの希望とは異なる部署に
配属されるという事は案外多かったりします。
特に大企業だと多くの部署があるので希望してない部署に配属されるかもしれません。
研究室や会社の同期でも研究開発部門を希望していたけど入社後に
生産技術や希望とは関係ない部署に配属されたという人はそれなりにいました。
ちなみに特殊なケースですが、私の一番初めに配属となった部署が生産技術でした。
(後半で書きますが私のように生産技術から研究開発部門に異動するケースもあるので
がっかりせず諦めないでください!)
正確には生産技術が(色々な事情で)人手不足となったので急遽、研究開発部門に
配属予定だった新人の一部を生産技術に廻すことになりました(応援に近いかな？)。
会社にもよりますが就職後に希望の部署に入れる例として下記の2点が挙げられます。
①研究開発職として採用など、配属先が最初から決まっている場合
募集要項で理系の人は研究開発、生産技術、製造などに配属になりますよ、
と書かれている場合は、希望の部署に配属されるとは限らないので注意が必要です。
②研究開発職だと所属研究室が就職先と共同研究を行っている・行っていた場合
大学院で扱っていた分野と企業で扱っている内容がぴったりと一致するケースは
少ないです。けれども就職先の企業と研究室が共同研究を行っていたりすると
その研究室の学生は研究開発部門で扱う専門知識を最初から知っているという事も
あり、研究開発部門に配属される事があります(100%配属とは限らないので注意)。
生産技術など希望してない部署に配属となってしまっても、ずっとその部署の
ままかというと実際にはそうなるとは限りません。
ちゃんとした会社であればジョブローテーションといって適材適所への人員配置や
様々な知識を持つ人材の育成や適した人材、社員のモチベーションを保つといった
目的での異動システムがあります。
そのため、最初に配属された部署が希望とは異なっていても、異動希望を出していれば
ジョブローテーションで希望の部署やそれに近い部署に異動できる可能性があるので
絶望しないでください。但しジョブローテーションのシステムがあっても
異動するには所属部署の管理職のOKが必要であったり、システム自体は社外の人へ
会社を良く見せるためで、実際にはあまり機能してない場合もあります。
大企業や部署によっては古い考え方が残っており異動しにくい場合があります。
聞いた話でジョブローテーションのシステムはあっても、全然機能してなく、
何年間も異動願いを出しているのに異動できない、専門知識があって会社のために
なるはずなのに専門外の部署に配属などが問題になりジョブローテーションが
動きだした企業がありますそのため、異動したい事をアピールすれば希望部署へ
異動する可能性はあります。
ちなみに私は仕事を覚えてきたという時期に希望とは異なる&専門外の研究開発部門が人手不足になったので、そちらに異動(徴兵されて)となった経験があります。
この項が長文になってしまっているのは私が前の部署にいた時に、
早く異動したかった事という気持ちが原因だと思います。
嫌気がさす会社の風習(社風)や部署の謎ルール
部署配属後に驚かされる事として会社や部署独自の風習やルールがあげられます。
以前、私が配属していた生産技術の部署では、始業時間前に半強制的にラジオ体操を
行わなくてはいけませんでした。
また、基本的に生産現場に行くことが無く、他人から服を汚される事が無い
事務の人でも作業着を着ていなくてはならないというルールもありました。
特に嫌だったのが朝礼or昼礼に時間の最後に、全員で会社の社訓のような物を
唱和するルールでした。私はいつもこの時間が嫌で、内心は宗教みたいで
おかしいと思っていました。(後に知ったのですが、コロナ渦で在宅勤務が
導入された事で朝礼・昼礼での社訓唱和する部署やグループは壊滅状態になりました)
他にも謎ルールがありますが、単純に私の会社に対する愚痴になってしまう事や
所属企業かバレる恐れがあるのでこの辺にしておきます。
後々、同期と話す機会に知ったのですが、このようなルールがあるのは
生産技術だけという事もあって、自分の部署がおかしいという事を改めて
認識することになりました。
ホワイト企業の中にあるブラック部署
世間的にはホワイト企業と言われている企業でも、パワハラまがいの事を
平気で行っていたり、長時間の残業が当たり前になっていたりする部署があります。
そういった部署は入社するまで、知ることができなかったりするので
非常に恐ろしいものです。
実際、就職(希望)先に努めるOBの人に細かく会社の事を聞いても、OBの人は
自身が所属している部署以外の事を詳細に知っているわけではないので、
(入社後の)配属後にヤバいという事を知ることがあります。
自分が以前いた生産技術の部署は管理職の人の努力や所属している人が良かった事も
あってか割と気楽で困ったときは助け合う風通しの良い職場でした。
ただ業務上、癖の強い製造現場の人と一緒に仕事をする機会が多いため、
製造現場の人との関係でメンタルをやられてしまう人がいたりします
(生産技術が製造現場の人のやる作業をするという意味ではないです)。
特に、生産技術側が悪くないトラブルや酷い時は気に入らないという理由で
製造現場の人からボロクソ言われた時は結構しんどいです。
このように書くと、製造現場の人が悪いように思うかもしれませんので、
念のため書いておくと製造現場の人の全員がそういう人ではありません。
中には、ミスの原因が生産技術側にあっても、そのミスを解決するために
一生懸命やってくれる頼りがいのある人達もいます。
まとめ
メーカー志望の理系大学生・大学院生に向けて、就職後に感じるであろう
ギャップを私の経験を元に書きました。
正確には私の経験と愚痴をダラダラと書いただけにも感じますが、
メーカーを志望の理系大学生・大学院生の少しでも役に立てれば幸いです。
後々、他に伝えた方が良いかなと思った内容があったら追加・修正したいと思います。
1時間あれば間に合う、100均で行える実験(ペーパークロマトグラフィー)
イントロ
時間をかけて行うクオリティの高い自由研究の実験に比べて
短時間で簡単に行える実験の方が需要が大きいようなので、
1時間あれば十分行うことができる実験を紹介します。
また、実験で必要となるものは家に常備してあったり100円ショップで
入手できるものなので手軽に行うことができます。
(他の実験等優先のため、今すぐ用意できませんが8月中には写真を追加する予定です)
必要な物
必要なものは家にあったり100円ショップで購入できるものです.
(当たり前ですが、水道水だけは100円ショップで売っていません)
・2色以上の水性インクのペン
・コップやジャムの空き瓶など
・白のコーヒーフィルター
・はさみ
・水道水
・小さい洗濯ばさみ(無くても大丈夫です)
実験方法
①、コーヒーフィルターの一部分(図1の縞々部分)を咲いて広げる(図1参照)
②、幅が約1.5cm、高さはガラス用の高さ+3cmの長方形になるように
広げたコーヒーフィルターを切る(図2参照)。
長方形に切ったコーヒーフィルターは用意した水性インクのペンの色の
数と同じだけ用意する。
※用意した水性インクのペンの色が3色以上であれば重ねて切った方が効率が良い
③、短冊状に切ったコーヒーフィルターの端から1～1.5cmの所に用意した
水性インクのペンで点をつける(図3参照)
④、コップやジャムの空き瓶の底から5mm～1cmの高さまで水道水を入れる
⑤、③のペンで点をつけたコーヒーフィルターの点よりも下を
ゆっくりと④の水道水に浸す(図4参照)
⑥、水に浸した状態で揺らしたりせずに静かに待つ(3～5分)。
洗濯ばさみがあれば、コーヒーフィルターと容器を挟んで固定する。
なければ手で持ってしばらく待つ。
⑦、コーヒーフィルターを静かに引き上げる
⑧、コーヒーフィルター上に広がっている色を確認する。
簡単な解説
物質が液体や(ある物体の)表面を移動するスピードは物質ごとに異なります。
今回は、水性インクを水とコーヒーフィルター上を移動させています。
水性インクの点を付けたコーヒーフィルターを水に浸すと幾つかの
色の広がりが確認されます。
これは水性インクが幾つかの色を混ぜ合わせて作られているからです。
水性インクを構成している幾つかの色の成分は互いに水とコーヒーフィルター上の
移動スピードが異なるので今回の実験の結果のように幾つかの色の広がりになります。
今回のように、分離したい物質を付けた紙を液体に浸して分離する操作を
ペーパークロマトグラフィーと呼びます。
おまけ～ワンランク上の実験をしたい人向け～
水をアセトンやベンジンに変更することで油性インクでも行うことが
できると思います。また、点を付けた位置から色までの距離を他の油性インクで
分離した色と比較することで類似した色の成分何かも確認できるかもしれません。
研究室での一年間の生活～ある化学系研究室の一年間～
これから研究室に配属されるけど不安に思っている人や研究室が
どんなところなのか知りたいと思う人は多かれ少なかれいると思います。
自分は学部4年生の一年間と大学院(修士課程)の2年間の合計3年間を
研究室で過ごしたので、その経験をもとに研究室での1年間の
生活(活動)なんかを書いていきたいと思います。
また、最後の方に研究生活の一週間と1日をザックリと書いておきます。
加えて自分が過ごしてきた研究室だけだと情報が少なかったりなどするため、
他の研究室に配属していた友人の経験も含めて書いていこうと思います。
自分が過ごしてきた研究室は恐らくゆるい部類に入ると思いますが、
世の中にはブラック企業に負けないぐらいヤバい研究室もあれば
ものすごく緩い研究室もあります。
そのため、ここで書かれている内容はあくまでも、"そういう研究室もあるよ"
という前提で読んで頂きたいです。
4月
学部4年生となり卒業研究のために研究室生活がスタートが始まります。
研究室配属後、初めの2週間～1か月は練習実験を行い、研究で必要な
器具や試薬、測定機器の使い方を学びます。
練習実験が終了後、各自に研究テーマが与えられます。
ここから、それぞれのテーマに沿って実験を行う日々が始まります。
研究室がスタートする日は研究室ごとによって違います。
授業開始日からスタートする研究室もあれば、4月1日スタートの研究室もあります。
中には3月中にスタートする研究室もあったりします。
(色々とルールが厳しい研究室だと3月スタートだったりします)
5月～7月
それぞれが、目標にむけてコツコツ実験を行う日々が続きます。
同時に卒業後に就職を考えている人は研究活動をしつつ就職活動を行っています。
(その年によって就活の時期は異なります)
卒業研究では、結果を出すために実験を行うだけではありません。
先行研究など知識を深めるために、各自が当番制で自分のテーマに関連する
最新の論文を紹介したりします(論文紹介や雑誌会と呼ばれます)。
加えて、英語で書かれた研究室で取り扱う分野の専門書を区分けして担当ごとに
翻訳して発表する勉強会も行われます(輪読や輪講と呼ばれます)。
GW(ゴールデンウィーク)はしっかりと休める研究室もあれば、GWの休みが無い
研究室もあります。特に生物に関わるような研究室は生物の世話をするために
休めなかったり、どこかの日に登校する必要があったりします。
GWが開けると、研究室に来るのが嫌になってしまい登校しなくなってしまう
人が出てくるかもしれまん。学部1年～3年生の時と違って(基本)平日は拘束され、
規則正しい生活をするようになるため、慣れることができないことが原因だと
思います。
8月
学部1～3年生は夏休みですが研究室での夏休みは平均2週間というところが
多いです。中には1か月休みという太っ腹な研究室もあれば3日あるかどうか
という研究室もあります。
(GW同様に生物が関わる研究室は休めない場合が多いと思います)。
この時期は卒業研究発表会まで半分ということもあり、8月or9月に前期までの
進捗発表も兼ねたリクリエーション(合宿)が行われたりします。
9月
卒業研究の後半戦が始まります。人によっては前期であまり結果が出ずに
悩む人がいると思います。困ったら同じ研究室のスタッフ(教員、大学院生)に
相談しましょう。たぶん大学院生の方が年も近いため相談しやすいと思います。
個人的には、ここからどう進めていくのかが挽回する重要なタイミングだと
思っています(勿論、10月から頑張って挽回した人もいるので頑張りましょう)。
10月～11月
それぞれが少しずつ良い結果を出してくる時期になります。
中には運悪くなかなか良い結果が出ない人もいると思います。
良い結果が出なくて困っているのであればなるべく早めに指導教員へ相談しましょう。
ちゃんとした教員であれば真摯にアドバイスを頂いたり、最終的な目標の変更を
してくれたりします。
卒業研究とはかけ離れますが、2月や3月に卒業旅行に行きたい人は
この時期に行く場所や泊まる宿を決めて、宿やレンタカーの予約を取った方が
良いと思います。2～3月に旅行に行く人は多いと思うので、予約が埋まってしまう前に
宿などの予約を確保した方が良いです。
12月
だんだん卒業研究発表会が近付いているということもあり、
不足しているデータを取るための実験を行ったりします。
同時に卒業発表会へ向けて少し発表資料を作成し始めます。
研究室によっては後期の進捗・結果のまとめを発表する場があったりします。
(進捗報告会の後に、忘年会という研究室が案外多いかと思います)
年末年始はさすがにしっかりと休みを取るという研究室が多いです。
(生物が関わる研究室は生物の世話のために登校するところもあります)
１月
基本的に、卒業発表会へ向けて資料の作成と発表の練習を行います。
同時に一年間の成果をまとめた卒業論文の作成も進める必要があります。
(卒業研究発表会の後に卒業論文を作成する研究室もあります)
人によってはデータが一部不足しているため、大急ぎで実験を行ったりします。
2月
1月下旬～2月上旬に一年間の卒業研究の成果を学科の先生方の前で発表します。
それぞれの発表の後に質疑応答の時間が設けられますが、たまに他の研究室の先生や
大学院生からイジワルな質問をされることもあります。
発表後、何回か教員の直しを受けながら卒業論文を完成させます。
卒業後に就職をする人は、持ち込んだ自分の私物の持ち帰りやサンプルの整理など
片づけを終えれば約一年間の研究室生活を終えて春休みに入ります。
厳しい研究室だと3月もしくは入社前日ぐらいまで来させる研究室もあります。
(2月中旬～)3月
就職する人は、社会人になるまでの最後の時間をそれぞれ謳歌すると思います。
また、多くの人たちは友人や恋人たちと卒業旅行に行くと思います。
勿論、大学院(内部&外部)に進学する人たちの中にも、就職する人たちとの
思い出作りのために卒業旅行に行ったりもしています。
就職する人たちが春休みを満喫している中、大学院へ進学する人は
卒業論文終了後も研究活動を続けています。
また、人によっては3月中に行われる日本化学会の年会で発表するために
補足データ集めや発表資料の作成と練習を行います。
研究室生活の一日(コアタイム10:00～18:00の場合)
あくまでも個人な意見ですが、遅い時間に実験は事故に繋がりやすくなります。
実験を行う時間を計画を立てて、終わったら早く帰って休みましょう。
7:30～8:30 起床、朝食、登校準備
8:30～9:30 研究室へ移動
9:30～12:00 実験やデータ解析、論文調査、ゼミ(論文紹介、輪読、進捗報告)
※自分は測定機器の順番待ちをしたくないため30早く登校しています
12:00～13:00 昼食・昼休み
13:00～17:30 実験やデータ解析、論文調査、ゼミ(論文紹介、輪読、進捗報告)
17:30～18:00 データの整理、片付け
※たまに、1～2時間残って実験をする日もあります
18:00～19:00 帰宅
19:00～24:00 夕食や入浴など色々(たまに研究報告やゼミの準備を家でやります)
24:30 就寝
研究室生活の一週間のイベント
休日にバイトをしている人が多いかもしれませんが、心身の健康を考えて
週に1日はゆっくりと休める日にしましょう。
※基本的に月～金は実験や論文調査を行っています。
月：研究進捗報告会(隔週)と論文紹介(前期で1～2つ紹介)
火：輪読(隔週)
水：特になし
木：特になし
金：(隔週で研究進捗報告会の資料作り)
土：休み(ごく稀にサンプル確認のために午前登校)
日：休み
更新履歴
2021/11/11 卒業旅行についての文章を追加
最短半日で綺麗な結晶を作る(蒸気拡散法を使った結晶作り)
イントロ
以前、このブログで綺麗な結晶を作る方法についての記事を書きました。
その記事で「③他の溶媒を混ぜる方法」という項目で紹介した結晶の作り方の
実例を紹介します。
今回は身近な物を使用して誰の家にもある(はずの)食塩と比較的に
入手しやすい物質として硫酸アンモニウムの結晶の綺麗な結晶を作ってみます。
紹介する実験は早くて1日、長くて1日半あれば終わるため、今年の夏休みのように
短い日数や冬休みに自由研究をやる人の役に立てれば幸いです。
今回は実験のやり方についての紹介になりますが、余裕があれば簡単な解説を
追加または解説用で別の記事を作成する予定です。
必要なもの
アセトン&除光液&硫酸アンモニウムを除けば家に在ったり、
100円ショップで購入できるものです。
・大きめのガラス製の容器
・大きめのガラス製の容器に入るサイズの小さいガラス製容器
・適当なガラス容器などの容器×2
・コーヒーフィルター…結晶を作りたい物質にゴミなど含まれる場合使用
・ろう斗(ロート、じょうご)…結晶を作りたい物質にゴミなど含まれる場合使用
・ラップ
・輪ゴム
・結晶を作りたい物質(今回は食塩と硫酸アンモニウム)
・アセトンまたはアセトンが入った除光液
…アセトンの代わりにエタノールや燃料用アルコールでも代用できます
※エタノールはコロナ渦が収まってから使って方が良いです
実験方法・やり方
※使用する容器によって水や結晶を作りたい物質、アセトンの量は異なります。
参考として私が行った時の量を記載しておきます。
※アセトンは有機物を溶かす性質があるため、プラスチック製の物に触れたり
こぼさないよう注意してください。
①少量の水に結晶を作りたい物質を溶けきれなくなるまで溶かす。
※今回は食塩と硫酸アンモニウムをそれぞれ水5mlに溶かしました。
②結晶を作りたい物質を水に溶かした際に水が濁っていたり、
ゴミが混ざっている場合は③の操作を行う。濁りやゴミがなければ④の操作に進む。
③コーヒーフィルターとろう斗を組み合わせたもので結晶を作りたい物質を
溶かした水をろ過する。
④大きめのガラス製の容器に入るサイズの小さいガラス製容器に
結晶を作りたい物質を溶かした水を少量入れる。
※なるべく壁面に水滴がつかないように静かに入れてください。
※稀に結晶ができない事があります。万が一結晶ができない事を想定して
結晶を作りたい物質を溶かした水を複数のガラス容器に分けることで
結晶ができないリスクを低減できます(私が2本に分けてやった理由です)。
※私は約10ml小さいガラス製容器4本用意し、4本中2本に食塩を溶かした水2ml、
残りの2本に硫酸アンモニウムを溶かした水を2ml入れました(図1)。
図1：左の2本は食塩水、右の2本は硫酸アンモニウム水溶液。
どちらも透明なため区別できるように硫酸アンモニウム水溶液の方には
セロハンテープを貼ってある(マジックだとアセトンで消えるため)。
⑤結晶を作りたい物質を溶かした水を入れた小さいガラス製容器に
入れられることができる量のアセトンを大きめのガラス製容器に入れる。
※私が行った場合ですが、イメージとしては図2のようになります。
図2 大きめのガラス製容器に入れた小さいガラス製容器
左の2本には食塩水、右の2本には硫酸アンモニウム水溶液が入っている
※⑤のアセトンの量(A)を式で書くと以下になります。
A=小さいガラス製容器の体積ー入れた結晶を作りたい物質を溶かした水の体積
※私は約10ml小さい容器を4本使ったので小さいガラス容器の体積は10ml×4本=40ml。
小さいガラス容器4本に2mlずつ入れた結晶を作りたい物質を溶かした水を入れたので
入っている水は2ml×4本=8ml。
よって小さいガラス製容器4本に入るアセトンの量は40ml-8ml=32mlとなります。
(実際に使用したアセトンの量は後の事を考えて25mlです)
⑥アセトンを入れた大きめのガラス容器に小さいガラス容器入れる。
⑦大きめのガラス容器にラップを被せて輪ゴムで止める。
⑧半日～1日待つと小さいガラス容器の中に綺麗な結晶ができている事を確認する。
※待っている間、時々確認すると結晶が出てくるのを確認できるますが
なるべく揺らしたりしないでください。
硫酸アンモニウムは2本中の1本は綺麗な柱状の結晶ができました(図4の左)。
食塩(塩化ナトリウム)では2本とも綺麗な立方体(見た目は正方形)の結晶ができました。
また、2本中の1本では結晶の成長する(大きくなる)方向が一方向であることで生じる
柱状の結晶が確認されました(図5、残りの一本はうまく撮影できなかった)。
図3 半日(12時間)後の写真
左2本が硫酸アンモニウム水溶液を入れた容器、右の2本が食塩水を入れた容器。
それぞれの容器の中に結晶ができていることが確認できる。
図4 硫酸アンモニウムの結晶
左は綺麗な結晶ができたので成功、右は大きい結晶ができたが綺麗でないため失敗
図5 食塩(塩化ナトリウムの結晶)
綺麗な結晶ができたため成功
一般的に知られている立方体の結晶に加えて柱状の結晶も確認できた。
更新履歴(試験導入)
2021/1/4 更新履歴と参照記事へのリンク及び操作④の注意事項追加
2020/12/31 記事投稿
