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October 26, 2008

単元「コロイド」の工夫-チンダル現象を見せる

コロイド化学。
高校では、深く突っ込むことはできない。理論的な面でも詳しく説明することは難しいし、その必要もあまりない。時間も取れない。だから、さらっと紹介してすませてしまうこともできる。
でも、私は、(出身がタンパク化学であるためか)理屈はともかくとりあえずいろいろな現象を見てもらいたいという気持ちが強い。

Tyndall01

いつもの実験室である。教卓の位置に演示用の実験台がある。
ここで、水酸化鉄(III)のコロイド溶液を作ってみるのだが、ビーカーに純水を入れてバーナーで熱してみても、生徒からは、写真の左側に写っているくらいにしか見えず、冴えない。それを、じゃまにならない位置にビデオカメラを置いて望遠で撮影し、プロジェクタから投影すると、こんな風に見える。ぼこぼこと沸騰してきたら、塩化鉄(III)の濃厚な水溶液をピペットで滴下してやると、赤褐色の水酸化鉄(III)コロイドとなる。サッと色が変わる様子もよく見えたようだ。

これを使って、チンダル現象を見てもらう。チンダル現象というのはコロイド粒子によって光が散乱する現象で、コロイド溶液中にレーザー光のような光を通すと、その光路が光って見える。低分子量の物質が溶けている「真の溶液」では、光路は見えない。

Tyndall02

左が水、中央が作ったばかりの水酸化鉄(III)コロイド溶液。右は、アクリル絵の具の顔料を含まないメディアだけのものを、水に少量溶かした溶液である。このように、コロイド溶液では、半導体レーザーの光がきれいに見えている。

この実験、普通はビーカーで溶液を作ってそのまま光を当てる。でも、ビーカーはまるいので、光が屈折して扱いが難しい。そこでこのように、四角い容器をいくつも買ってきて、何種類もの溶液に一筋の光を当てるように工夫した。

光路が光っているところは、ビデオカメラ、また書画カメラで撮影した像を投影したのでは、あまりきれいに見えず、効果があがらなかった。それで、この3つをバットに入れて、レーザーポインタと一緒に生徒たちに渡し、回覧させた。
生徒たちは、暗幕を引いて暗くしたりして、いろいろと試していた。まずまず、といったところ。

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