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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。

「えー、シャボン玉?簡単すぎない」と、あなどるなかれ。意外と奥が深い研究ができますよ。

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が、どういう意味なのでしょうか。

ポルトガルから来た

シャボンとは、ポルトガル語でせっけんを意味します。安土桃山時代に日本へ伝わりました。

金平糖やランドセルと同じく、舶来品です。(ランドセルはオランダ語が語源)

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。しかし、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いかにして保つか?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。

構造

界面活性剤の基本的な構造は、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、両者をあわせ持つ物質です。

たとえば、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はがし、その周りを親水基で取り囲みます。結果的に汚れを丸めてはがすので、洗濯物や食器の汚れが落ちるのです。

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、せっけんと水をいろいろな濃さで調合をしますね。

台所洗剤をそのまま使うのが簡単ですが、せっかくの夏休みなのですから、特別なシャボン玉を作りましょう。

用意するもの

  • 界面活性剤30%以上の洗剤
  • 洗濯ノリ(ポリビニルアルコール表示ありのもの)
  • 砂糖

作り方

基本的には、水:洗剤=4:1くらいの配合にします。

このときに注意したいのは、洗剤に含まれる界面活性剤の割合です。

「食器を洗っていても泡立ちが悪い!」と思ったことはありませんか?

それは、界面活性剤が少ないからです。

シャボン玉を作るには、泡立ちがいい洗剤を選ばなくてはなりません。製品の成分表を見て、界面活性剤30%以上の洗剤を用意しましょう。

また、強いシャボン玉を作るには、洗濯ノリを用意しましょう。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くらい混ぜましょう。

そこに砂糖を少量入れると、粘り気が出てもっと強いシャボン玉ができます。量が調整しやすいスティックシュガーが使いやすいでしょう。

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。

配合を変える

たとえば、洗剤・水・洗濯のり・砂糖の配合をいろいろ変えてみましょう。

そのときにシャボン玉がどのくらい大きくなるのでしょうか。どれくらい割れずにもったのか、持続時間を測ってみましょう。

別のものを入れてみる

ちなみに、文房具の糊や食塩を加えると、シャボン玉は小さくなります。逆に調理用のミリンを加えると、大きくなるようです。

本当かどうか試してみてください。

自分が入れるシャボン玉を作ってみる

時間やスペースに余裕があるなら、自分がすっぽり入ってしまうようなシャボン玉を作るにはどの配合がいいのか調べてみるのもいいでしょう。

参考:http://rika.k8246.net/big_syabon.html

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。

光の干渉のしくみ

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。

内側の面で反射する光が出てくるときに、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。

なお、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。

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