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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。

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。

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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。

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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