電流が流れる水溶液の実験は、中学2年生で習った電流の流れや中学1年生で習った水溶液の性質など、これまでの学習の継続となる実験です。
実験の主となる目的は、電流が流れるか流れないかという点を確認するだけです。しかし、電流が流れる水溶液＝「電解質」を含む水溶液という中学3年生のイオンの学習をする上で重要な入り口となります。
また、操作自体は簡単ではあるものの、ちょっとした不注意で水溶液を混ぜてしまったりという失敗につながります。
こういった細かな操作の練習としていい実験になります。実験自体は簡単なので、小学生くらいでもチャレンジできます。
今回は電流が流れる水溶液を探す実験の手順について解説します！ぜひ参考にしながらチャレンジしてみてください！
実験準備
- 水道水
- 精製水
- 果物のしる（10%） →果汁100％ジュースを希釈します。
- 砂糖水（10%）
- 食塩水（2.5%）
- エタノール（希釈済み）
- その他
- ポカリスウェットなど生徒の実態に応じて用意。
- 実験前に確認は必要ですが、各班で自由に水溶液を用意でも面白いと思います。
- ステンレス電極
- 豆電球（もしくは抵抗でも可能。）
- 電源装置
- 電流計（電流が流れているかどうかを確認します。）
- クリップ付き導線×4本
- TPXビーカー50㎖×5個
- 保護メガネ
- キムタオル（ステンレス電極を拭くために利用。）
- 精製水（電極を洗うためにも利用。）
材料と器具の入手について（見たい場合はこちらをクリック）
ポチップ
実験の手順
| 電流が流れる水溶液 | 電流が流れない水溶液 |
| 試料名 | 電流値 | 電極のようす |
実験の片付け
- 水溶液に危険なものは含まれておらず、日常的に利用しているものでもあるため、すべての残った水溶液は水道へと流して大丈夫です。
- ステンレス電極は金属部分をしっかりと洗っておかないと錆の原因になるので、教員が最後にまとめて片付けることをお勧めします。
- 時間があれば、洗い方の簡単なビーカーは生徒に洗わせるといいです。
実験の解説
精製水と水道水の違い
精製水には不純物がほとんど含まれていないため、電流は流れません 。一方、水道水にはミネラル分などの不純物がイオンとして含まれているため、わずかに電流が流れることがあります。このことから、不純物に含まれるイオンが電流を流す役割を担っていることが分かります。
電流値の違い
電解質の濃度や電離の強さ、温度によってイオンの動きに変化があり、電流値も変わります。
まとめ
この実験では、水に溶けている物質によって、電流が流れるかどうか決まります。
電流が流れるか流れないかという分かりやすい尺度を、化学的視点に変化させていくための重要な実験とも言えるでしょう。
電流が流れる水溶液は、水に溶けると、陽イオンと陰イオンという電気を帯びた粒子に分かれる物質（電解質）を溶かした水溶液であり、これらのイオンが、水の中を移動することで電流が流れます。食塩水などがこれにあたります。
一方、電流が流れない水溶液は、水に溶けても、イオンに分かれない物質（非電解質）を溶かした水溶液です。砂糖水やエタノールなどがこれにあたります。
生徒の反応
ステンレスの電極を液体につけ、流れるかどうかを確認するだけの単純作業なのであまり面白い実験ではありません。
だからこそ、生徒自身に気になる水溶液を持って来させたり作らせたりして確認をさせる過程が面白くなります。ふとした気づきから、同じ水溶液でも濃度を高くしたり、温度を高くするという発想になる生徒が出てくる時もあります。そんな生徒から全体へ考察を深めていくといいと思います。
果汁ジュースはほとんどの生徒が飲みたがるので、最後のちょっとしたご褒美にしてもいいと思います。
所要時間
教員が手際良くやって10分程度、生徒は早いところで15分、遅いところでも20分程度で終了します。早く終わりすぎた場合には、電流値の差に触れて考察をさせるといいでしょう。
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