自由研究でミョウバンの結晶の作り方は?中学生向けまとめ方は?

公開日:  最終更新日:2016/08/07

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自由研究でミョウバンの結晶を作りたい、と考える人は案外多いです。
ミョウバンの結晶がきれいに出来ると無色透明の正八面体になり、まるで宝石みたいな美しさなのですが、これを作るのは結構難しいのですよね。

今回は、小学生でも出来る、簡単なミョウバンの結晶の作り方や、中学生向けのちょっと高度な自由研究のまとめ方などをお話しします。

◆ラクに作りたいなら塩の結晶作りがおすすめです。作り方はこちらの記事をご覧ください。
自由研究で塩の結晶の作り方とまとめ方小学生5年生向けは?

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自由研究でミョウバンの結晶の作り方確実な方法は?

ミョウバンの結晶を作る方法はいくつかありますが、家庭でやりやすい方法は次の2つです。

・温度を下げる方法
・水分をゆっくり蒸発させる方法

ただ、温度を下げる方法だと大きな結晶を作るのは難しいです。
比較的失敗の少ないのは、この2つの方法を組み合わせて行う方法です。

ちなみに、もう1つ、ミョウバン水溶液の上と下の濃度差によって出来る方法もあるのですが、かなり難しいのでこれは除外します。

【用意するもの】

1.種結晶用
・水100ml
・焼きミョウバン15gくらい
・小さな鍋 1個
・コーヒーフィルター 1枚(ろ過用)
・プラスチック容器 1個(底が平らなもの)
・ペットボトル容器 1個(半分に切り、上側を埃除けカバーとして使います。)

2.結晶を大きくする時
・水100ml
・焼きミョウバン(夏の場合9g、冬の場合6g)
・小さな鍋 1個
・コーヒーフィルター※ 1枚(ろ過用)
・プラスチック容器 1個(プリンカップなど)
・ペットボトル容器 1個(上で使った物を再使用)
・割り箸 1膳
・テグス※

※テグスについて

テグスは種結晶を割り箸に結ぶ物ために使用しますが、髪の毛や銅線でも可能です。とはいえ、小さい種結晶を結うのは大変難しいので、一番のおすすめは、銅線の先端を熱してミョウバン結晶に刺す方法です。

糸を使いたいと考える人がいるかもしれませんが、糸は毛細管現象でミョウバン水溶液が上がり、大きな結晶でなく長い結晶が出来てしまうため、おすすめしません。

【作り方】

1.種結晶(小さい結晶)を作る
最初はゆっくり温度を下げることで溶けきれないミョウバンを結晶化させます。
(1)焼きミョウバン12gくらいと水100mlを鍋に入れて弱火にかけて、かき混ぜて溶かします。
沸騰させると水の量が減っていくため、なるべく沸騰させないようにしてじっくり溶かしましょう。
最初は白い塊ですが、だんだん溶けて白い液体になり、徐々に透明な液体へと変化しします。ここで火を止めます。

(2)コーヒーフィルターでろ過してからプラスチック容器に入れ、風通しの良い場所に放置します。
この時、埃が入らないようペットボトル容器のカバーをします。
今回はコーヒーフィルターが無かったので茶こしとキッチンペーパーで代用しました。

(3)数時間経つと底に結晶が付きはじめますが、1日経ってもつく様子が無ければ、液にミョウバンを少し加えて温め直し、濃度を高くしましょう。結晶がつきはじめたらそのまま2日程度放置します。水分が蒸発していき5mm程度の種結晶が出来るので、取り出して水気を取ります。
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2.結晶を大きくする
(1)ミョウバン水溶液を作る
焼きミョウバン※と水を鍋に入れて火にかけ、かき混ぜて溶かし、一度コーヒーフィルターでろ過してからプラスチック容器に入れてゆっくり冷ましておきます。

※水100gに対する焼きミョウバンの量は次の通りです。

冬(室温10度)の場合→焼きミョウバン6g
夏(室温30度)の場合→焼きミョウバン9g

(2)種結晶を結んで割り箸につける
ミョウバンの種結晶をテグス等で結び、割り箸の中心に結んで容器に掛けられるようにします。今回は、銅線の先をコンロの火で熱してミョウバン結晶に刺しました。この方法は一番やりやすいのですが、火を扱わなければならず危険なので、お父さんかお母さんと一緒にやって下さいね。
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(3)種結晶を大きくする
結晶を大きくさせるためには温度を冷やす方法だと難しいので、簡単にできる「ゆっくり水分を蒸発させる方法」で行います。

(1)で作ったミョウバン水溶液に(2)の種結晶を入れて吊るして放置します。
(ミョウバン水溶液は30度以上だと折角作った結晶が溶けてしまうため、30度よりも冷ましてから行うことが大切です。)
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出来るだけゆっくり冷まし、動かさずに置くことと、埃などの不純物を入れないことが、きれいな結晶作りのポイントです。


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中学生の自由研究ミョウバンで高度な内容にするには?

ミョウバンの結晶作りは結構手間がかかるものです。
ですから、小学生の場合は、作り方の手順ごとに写真撮影しておき、作り方を書くとともに写真を貼り、実物を展示すれば、それだけで十分なレベルになるのですが、中学生の場合は、やはりもう少しレベルの高いまとめ方をしたいものですよね。

ですから、次のようなことで興味があれば、調べたり作る際に実験してみると深い考察を書けるし、ボリュームが多くなるのでおすすめです。

★ミョウバンが温度によって溶ける量がかなり違う性質について調べて書く
★そもそも結晶とは何かを調べて書く
★結晶作りの際に、次のような条件で結晶の成長速度が変わるか実験する
・結晶を吊るす位置の高さを変える(高い場所・低い場所)
・ミョウバン水溶液の温度や濃度を変える
・不純物の有無(ミョウバン水溶液をろ過するか否か)

また、折角の記念なので、きれいに出来た結晶をペンダントにして展示するのもおすすめです。
透明の合成ゴム系接着剤(コニシ・ボンドGクリヤー[透明型]等)を、指を使ってコーティングしてからチェーンや金具(手芸店等で販売している)を取付します。

ミョウバンの結晶作りで自由研究のまとめ方は?

ミョウバンの結晶作りを行った場合は、自由研究のまとめ方としては以下のように項目を書いていきましょう。

(1)テーマ名
「ミョウバンの結晶作りについて」「ミョウバンの結晶の神秘」「巨大なミョウバンの結晶はどうやって作るのか?」などお好みで。

(2)作成者:学年、組、氏名

(3)研究動機と目的
なぜミョウバンの結晶を作ろうと考えたのかを書きましょう。

(4)用意した材料や道具
結晶作りで使った材料や道具などを箇条書きにします。

(5)結晶の作り方や実験経過
水やミョウバンの量と温度、日数の経過などを含めて作り方や実験経過について箇条書きにします。
過程毎、日数毎に写真撮影しておき、レポートに貼ると、結晶が大きく成長している様子が分かりやすくなります。

(6)結晶を作った結果・実験で観察した結果など
きれいな色・形の結晶ができたか、大きく成長したか。また出来なかった場合もそのことを書きましょう。

(7)考察
成功した場合は、なぜそうなったのか、成功した理由について。
失敗した場合も、なぜそうなったのか、失敗した理由について。
また、予想通りだったか、予想に反することがあればそのことについても書きましょう。

(8)感想
また作りたいか、次回はもっと大きい物・美しい形にしたいなどの挑戦など、思うまま書きましょう。

(9)参考文献
参考にした書籍やインターネットサイトがあれば、書籍や著者名、サイトのURL等を書きましょう。

さいごに

ミョウバンの結晶作りは時間がかかるため、なるべく夏休み始まった頃に作り始めて、のんびり観察しながらレポートをまとめるのがおすすめです。最後の一週間での追い込みも可能ですが、その場合は結晶が大きく出来ないことを念頭に作って下さいね。

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夏休みの自由研究や読書感想文で困ったら?~夏休み課題目次ページ

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