スライム 朝日奈優衣 竹島亜実 東山つぼみ 動機 ぷよぷよとした感触の製品が世の中に普及している。その１つの例としておもちゃの 「スライム」がある。スライムのぷにぷににはどのような秘密があるのか探究したいと思 い、この研究テーマにした。 事前学習 スライムを作った私たちは本、インターネットでスライムの固まる仕組みを調べました。 PVA は高分子の鎖であり、ホウ砂のイオンが鎖を留めて網目構造を作っている。この小 さな部屋に水分子が入り込むことでぷにぷにとしたスライムが形成されている。また、 スライムに塩をかけると水が出るという興味深い情報も得た。 実験Ⅰ ホウ砂とＰＶＡを用いて自分たちで PVA とホウ砂のそれぞれの割合を変えて実験に 適したスライムをつくる ① PVA３％６％９％の三段階に分けてホウ砂を徐々に加えていき固まったところでと める 結果 ３％：ホウ砂をどれだけ入れても固まらず液体のまま ６％：少し緩めのスライムができ、時間がたつと希望に近いスライムができた ９％：固まって弾力のあるスライムができた これより PVA 水溶液濃度を６％に固定した ② PVA 水溶液（６％）１００ｍL に３０，１５，５ｍL のホウ砂飽和水溶液を入れてどの 量でうまく固まるか調べる 結果 ３０ｍL：かき混ぜても固まらず時間がたっても固まらない １５ｍL：混ぜると緩めのスライムができ時間がたつと固まる ５ｍL:まったく固まらない この実験と固まる仕組みから、ホウ砂飽和水溶液が多くなると、鎖を留めるホウ砂イ オンが多くなるため、ホウ砂飽和水溶液の量が多くなるにつれて、スライムはどんどん 硬くなると考えていたが、間逆の結果となった。これはホウ砂自体は留め具の役割とな り硬さを増させるが、ホウ砂を使ってスライムを作るためには水溶液にする必要があり、 その際に一定量の水分を超えて濃度が薄まったためであると考えた。 実験Ⅱ 自分たちで作ったスライムを用いてスライムに色々なものをかけてみる 結果 酸(酢、塩酸)：溶ける 塩基（アンモニア、水酸化ナトリウム）：弾力を失うが溶けない・高反発になる 中性（純水、洗剤）：変化なし 中性（塩化ナトリウム）：スライム表面から液体が出てくる・スライムは弾力を失う 中性（砂糖）：スライム内に溶け入る・ドロドロになる 酸性が強くなると溶けて塩基性には見かけ上の反応が見られないことが分かった。ま たこの様な結果が得られたなかで中性同士の塩化ナトリウムと砂糖なのに反応がそれ ぞれ異なった二つについて詳しく調べ、スライムの構造のヒントとなるものを得ようと思 った。 考察 今行った実験で塩化ナトリウムをかけて液体が出るのはスライム内の水と周りにかかっ ている塩化ナトリウムとの間で濃度の違いが生じ、塩化ナトリウムが高張液となりスライ ム内の水分が塩化ナトリウムの濃度の差を埋めようとするため水分が出てくるという作 用であるか、あるいは化学反応が起こっているのか、また砂糖をかけて構造が壊れるの は塩化ナトリウムと同様に濃度の違いが関連しているか、塩化ナトリウムより砂糖が分 子量が大きいため、スライム内に溶けいったときにより多くの水を吸おうとするが網目 構造に引っかかり、そのまま大きい分子によって構造が壊れるのではないかと考えた。 実験Ⅲ スライムに塩化ナトリウムをかけると出てくる液体は何物なのかを調べる。 （出てきた液体を液体 A とする） ① 液体 A に水が含まれているか確認するために硫酸銅を用いてしらべる。 硫酸銅は水に触れると青く変色する粉末である 結果 硫酸銅に液体をかけると完全な青ではないが、緑に近い色になった。 先生の助言より硫酸銅は水のみだと青くなるが水以外の物質が混ざっていてもわずか にでも色は変わるということだった。よってこの液体 A には水とそれ以外の物質が混ざ っていることが分かった。 これは塩化ナトリウムではないのか・・・ ② 実際は何の物質であるか探るため液体を蒸発させ粉末得て、その粉末の結晶を調 べる。 （この粉末を粉末 A とする） 粉末 A の結晶を見る前に粉末と比較するため含まれていると考えられる、PVA 水溶液・ ホウ砂飽和水溶液・塩化ナトリウム水溶液のそれぞれを蒸発させて結晶を観察した。 結果 PVA 水溶液：蒸発させても粉末が残らず、のり状の液体が残り一部分がこげ結晶は得 られなかった。 ホウ砂の飽和水溶液：結晶は薄く角ばっていた。 塩化ナトリウム：立体的な結晶を観察できた。 そして粉末 A を観察したところ、薄く角ばった結晶・立体的な結晶が見られ、スライムに は水・塩化ナトリウム・ホウ砂が含まれていることが分かった。 考察 PVA は結晶を得ることが出来なかったため、含まれているとは考えにくいとした。 この結果からスライムに塩化ナトリウムをかけて水が出るという反応が起こるのは濃度 の違いによって編み目構造内の水が出るという考察ではホウ砂が含まれていないので 正しくないという結果になった。ホウ砂が流失したことに注目すると、何らかの作用に よってホウ砂という橋の止め具が外れることでスライムの構造が壊れるということがい えるのではないかと考えた。しかし、なぜホウ砂が外れるかは分からなかった。 砂糖をかけると粒子がスライムがナメクジに塩をかけたときと同じ反応が起こり、浸透 圧によって水分が出たのだということが分かった。 塩化ナトリウムと反応が違うのは砂糖がスライムに濃度以外の点で影響を及ぼしてい ないためであると考えた。スライムに塩化ナトリウムをかけるとスライムが固まるという 反応からスライムと塩にはなにか関係があるのではないかと考えた。そのため私たちが 作ったスライムはコロイドであると仮定すると塩化ナトリウムをかけて固化するのは多量 の電解質によって塩析が起こったと考察することが出来た。 これらにより私たちはこのスライムがコロイドであることを証明した。コロイドである、条 件には対象の溶液に強い光線を当てると光の通路が輝いて見える「チンダル現象」「色 素吸着」があり、これらを実際に行ってコロイドかどうかを確認した。 実験 チンダル現象を確かめるために強いレーザーをスライムに照射し、光の道筋が みられるかどうかを調べた。 結果 赤いレーザーの道筋がビーカー内のスライムにみられた。 ⇒スライムにチンダル現象が確認された。・・・コロイドである可能性が高まった。 実験：色素吸着 色素吸着を確かめるには、スライムの成分である PVA 水溶液に食紅を加え 塩化ナトリウムを加えると色素が流失するかどうかを確かめる。 結果 色素とみられるような色は確認されなかった。 このことから、色素吸着がみられる。 スライムはコロイドであるということが分かった。 スライムに塩をかけて固まるのは塩析のような反応がみられるためである。 まとめ 実験の結果として見られた浸透、塩析、チンダル現象、色素吸着はすべてコロイドにみ られる反応であるため、スライムはコロイドであるということが分かった。スライムの硬さ はホウ砂に関係していることより本で調べた PVA を橋としてホウ砂が橋の留め具である というスライムの構造も確かめることができた。 実験を終えて 化学を学び始めたばかりで知識が少なく、実験に失敗してもその原因をつきとめること がなかなかできず低迷が多かった。また、スライムがコロイドであるという証明を後半に なって発見したためコロイドであるという裏付けが足りなかった。しかし化学から一旦離 れてなめくじの例のように身近な点から考察を導くことができ、まだ実験が足りていな い部分もあるが自分たちの力でやり遂げることができてよかった。
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