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まだ間に合う!夏休みの自由研究はシャボン玉で決まり

この記事の所要時間: 334

夏休みも半分終わりました。
北国であれば、そろそろ新学期の準備ですね。
自由研究は終わりましたか?やってない?
でも安心してください。今からでも間に合いますよ。
シンプルですがシャボン玉を作ってみませんか。
侮るなかれ、意外と奥が深い遊び?研究です。

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シャボン玉は舶来品です

シャボン玉とは不思議な名前です。
シャボンとは、ポルトガル語で石鹸を意味します。
金平糖やランドセルと同じく、舶来品ですね。
そもそも石鹸は、安土桃山時代に日本へ伝わりました。
ちなみにシャボン玉は、春の季語だとか。
台所の洗剤を使うと特徴的なシャボン玉ができます。
子供時代、一度は遊んだ経験がありますね。

シャボン玉の原理

水には、お互いが集まろうとする性質があります。
この力を凝集能力表面張力などと呼びます。
しかし水に界面活性剤と呼ばれる物質を入れると、
水の凝集能力を弱めてくれます。
界面活性剤が作る膜の間に水分を閉じ込めることにより、
風船のようなシャボン玉を膨らませることができるのです。

なおシャボン玉を大きくすると、
重力に耐えられず、液体が下方に集まり割れてしまいます。
とはいえ界面活性剤の力を強めれば、
大きくかつ強いシャボン玉ができるのです。
ただし界面活性剤の力が水の表面張力より過度に強くなると、
水がまとまろうとする凝集能力が失われ、こちらも割れてしまいます。
これらのバランスを如何にして保つか?
長持ちするシャボン玉を作るコツです。

界面活性剤とは

水と油など、混ざらない物質同士が接する面を界面と呼びます。
お互いが凝集能力を持つからです。
その力を弱める働きを有する物質が界面活性剤です。
基本的な構造は、水とくっつきやすい親水基、
逆に油とくっつきやすい疎水基、両者を併せ持つ物質です。

例えば脂肪酸ナトリウムなどが代表的です。
この性質を利用すると、
疎水基が油汚れに吸着して衣類や食器などから剥がし、
その周りを親水基で取り囲む!
結果的に汚れを丸めて剥がすことになります。

これが洗剤などとして重宝される原理になります。

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シャボン玉の作り方

シャボン玉を作ろうとした際、様々な調合をしますね。
もちろん台所洗剤をそのまま使うのが簡単です。
しかし夏休みですから、特別なシャボン玉を作りましょう。
基本的には、水:洗剤=4:1くらいの配合にします。
ただし洗剤に含まれる界面活性剤の割合が重要です。
食器を洗っていても泡立ちが悪いのは、界面活性剤が少ない!
製品の成分表を見て、界面活性剤30%以上がおすすめです。
また強いシャボン玉を作るには、
洗濯ノリポリビニルアルコール(PVA)と表示されているものを
洗剤の半分程度混ぜましょう。
さらに砂糖を少量入れると、粘り気が出ます。

配合を変えて大きさや時間を測ろう

自由研究ですから、ただ遊ぶのではなく調べましょう。
つまり配合をいろいろ変えて、
シャボン玉の大きさ、持続時間などを測ってみましょう。

ちなみに文房具の糊や食塩を加えると、小さくなります。
逆に調理用のミリンを加えると、大きくなるようです。
専用のシャボン玉セットを買うのもよいですが、
身近にあるものを使った方が、本当の実験です。
理科とは、私たちの生活そのものだからです。

虹色に見えるのは光の干渉現象です

シャボン玉遊びが楽しい理由として、見た目がきれいですね。
表面が虹色に、ぐるぐる動いて見えます。
これはガラスなどの油膜でも起きている現象であり、
光の干渉と呼ばれています。
つまりシャボン玉は界面活性剤と水の膜です。
太陽光などの一部は外側の面で反射しますが、
膜の内部まで侵入し内側の面で反射する光もあります。
それが出てくる際に波の干渉のように合ったりずれたりします。
その重なり具合によって、色が変わって見えるのです。

もちろん風の強さや膜の厚さによっても、色は変化します。

シャボン玉は永久に不滅です

シャボン玉は、誰でも手軽に作れます。
大人がやっても飽きないですね。
そういう意味では永久に不滅の遊びでしょう。
だからこそ真剣に研究する価値もあります。

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たくと
たくと
生まれつき無関心な子供はいない! そう信じ、学習塾や講習会などで、 科学を楽しく解説しようと日々奮闘しています。 半世紀生きていますが、 気持ちは、今でも夢見る少年です。

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