尿素で雪の結晶
神奈川県大磯町  1999.12.27

 尿素で、雪のような結晶を作ってみました。松ぼっくりでツリーを作るときれいです。

 


尿素は園芸用の肥料
尿素は園芸用品店の肥料のコーナーで売っています。まず、尿素をペットボトルに半分ぐらい入れ、水を足して良く振って、飽和水溶液を作っておきます。溶けるときに冷たくなるのが面白いです。

葉に吹き付けると・・
飽和水溶液にPVAを少しと、台所の洗剤とクレンザーを1滴ずつ入れ、霧吹きで吹きかけます。しばらくする雪のように白い結晶が出てきます。(日陰の部分の方がきれいです)

芝生が雪景色
芝生にまくと、うっすらと雪が降ったように白くなります。

芝生に付いた結晶
針のように白い結晶が、芝生を中心に成長しています。

松ぼっくりのクリスマスツリー
きれいですね。

松ぼっくり その2
一度乾いてから、もう一度吹きかけました。もう原型が分からないぐらいふっくらとしています。

 

 理科の部屋で尿素を使って「クリスマスツリーに雪を降らす」ことが話題になりました。(1999/12) クリスマスも終わってしまいましたが、私なりに実験してみました。→ミョウバンなどの結晶

■尿素を手に入れる
 尿素( CO(NH2)2 )は、無色の柱状晶で、水やアルコールに良く溶けます。人体や動物の体内で、タンパク質が分解する過程で生じ、尿の中に溶けて体外に排出される物質です。
 この物質は、園芸を扱っている店の、肥料のコーナーに行くと手に入ります。私は、近くのロイヤルホームセンターで700gの袋詰めのものを購入しました。(値段は?)
 尿素は化粧品にも使われるぐらいだから、触っても無害ですが、口にするのはやめましょう。

■尿素の飽和水溶液を作る
 私は、ペットボトルで飽和溶液を作ります。こうすると、余った液を残しておけるし、いつでも使いたいときにすぐに使えるからです。
 まず、ペットボトルに尿素の粉末をボトルに半分ぐらい入れ、中に水を適量入れて蓋をしてから良くかき混ぜます。すると、ペットボトルが冷たくなり、ボトルの表面に白く水滴が付いてきます。尿素は、水に溶けるときに、まわりから熱を吸収して、温度が下がるのです。
 尿素が全部溶けたときは尿素を追加します。しばらく置いておいても溶けきらないで下に沈む状態であれば、ほぼ飽和しているとしましょう。

■尿素を霧吹きに入れる
 作っておいた飽和溶液に、洗濯糊(PVA)を少しと、台所用の洗剤とクレンザーを1滴ずつ加えます。

 (忠栗さんの割合=尿素の飽和溶液100ml+PVA30ml+洗剤1滴+クレンザー1滴)

 私は、かなりいい加減に混ぜました。PVAが多いとふっくらと仕上がるようですが、尿素の液が薄くなるので、尿素の結晶も追加する必要があります。吹き付けたとき、液が濃い方が流れ出す前に結晶がすぐに成長し始めるのできれいに仕上がります。

■尿素を吹き付ける
 上で作った尿素が入った液を霧吹きで吹き付けると数分で結晶が成長し始めます。

●面より先が尖ったもの
 平らなところより、表面が凸凹しているほうが仕上がりがきれいです。また、つるつるの紙より、吸水性の良い紙の方がきれいに結晶が出ます。

●一度乾いてから、もう一度
 一度乾いてからもう一度吹き付けると、ふっくらと仕上がります。

●ゆっくり乾燥させる
 直射日光に当てたり、ドライヤーで急速に乾燥させるよりも、ゆっくり自然乾燥させる方が良いでしょう。

●植物には無害??
 まだ、充分に試していません。肥料にも使われるぐらいだから、少量ならあまり害はないと思いますが、洗剤なども入っています。生の植物に吹きかけたときは、できるだけ早めに洗い流した方が無難です。その点では、松ぼっくりが最適かも知れません。これなら飾るのも場所をとりません。

 まだ、充分に検証していませんが、ご意見や感想をお聞かせ下さい。

【理科の部屋より】

■海面活性剤の役割(轟 裕明さん)

 界面活性剤は水の表面張力を弱め結晶を広げやすくするためではないかと思います。試験管で行った場合、界面活性剤を入れないとなかなか壁面を上がってこないそうです。クレンザーは結晶の核となり結晶の発生を早めるのかなと思いました。

■授業での活用方法の案(忠栗(ただくり)さん)

・飽和溶液を作るとき、水にとても良く溶けるので、溶解を生徒は実感するのでは。
・飽和溶液をスライドガラスに一滴落として、顕微鏡で見ると、結晶のできる様子が短時間で観察できる。
・飽和溶液をビーカーに入れ、放置しておくと、再結晶して、半透明の白い針状のきれいな結晶がたくさんできる。これは、後藤さんも言っていましたね。ビーカーの半分ぐらいは結晶で埋まり、びっくりしました。

引用・参考文献:
    理科の部屋の「クリスマスツリーに雪を降らす」
          忠栗さん、後藤昌紀さん、轟 裕明さん ほか    1999/12〜


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