理科 イオンについての自由研究 中学生向け。方法とネタバレ、まとめ方

夏休みに入りました。中学生の自由研究に理科のイオンについてはいかがですか?

イオンは中学で習います。目に見えやすい実験もありますよ。

理科のイオンについての自由研究の方法や、その意味するところ(ネタバレ)、レポートのまとめ方などを書いています。どうぞトライしてみてくださいね。

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理科 イオンについての自由研究の方法

中学生の自由研究 理科のイオンについて、一番簡単でわかりやすい方法は、銅イオンについての実験です。

銅板は赤銅色をしていますが、銅イオン(Cu2+)は青色です。銅イオンになると青色になり変化がわかりやすいので、実験もしやすくなります。写真にも記録しやすいです。

「イオンの動き」の実験方法については、下記のサイトに詳しく載っています。

https://kids.gakken.co.jp/jiyuu/idea_db/793.html

寒天を使っている理由は、銅イオンが移動するのを観察しやすくするためです。ただの溶液ですとすぐ混じってしまい、移動がよくわかりません。

電圧をかけてから、たとえば5分おきなど、一定時間ごとに写真を撮りましょう。変化がわかってよいです。

どうぞやってみてくださいね。

中学 理科の自由研究 イオンについての研究

イオンの動きの実験をやってみましたか? きちんと青色になったでしょうか?

もしうまく青色が観察できない場合は、どこか接触が悪いなどが考えられます。実験装置を見直してください。

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ここでネタばらしをしてしまいますが、イオンとは電気を帯びた原子のことです。

電流が流れると、電子はマイナス極からプラス極に向かって流れます。

装置に電圧をかけると、銅原子は電子を放出し、自分自身が+の電気を帯びるようになります。
プラス極では 2Cu → Cu2+ + 2e- となり、銅板に電子を残して、銅イオン(Cu2+)が寒天中に溶けだします

銅イオン(Cu2+)は青色が特徴なので、プラス極に青色が広がるのがわかります。

一方、マイナス極では気体が発生します。これは水素H2です。水の電気分解によって生じたものです。水の電気分解はすでに学習済みだと思います。

マイナス極から水素が発生するのは写真に撮りにくいかもしれませんが、トライしてみてくださいね。

実験は1回で終わりとせず、複数回やってみるのもよいです。

理科 自由研究 イオンの動きのまとめ方

実験が無事すんだら、レポートにまとめましょう。

もし何かうまくいかないことがあれば、その原因を追究するのも立派な研究になりますよ。

自由研究のまとめ方については、本ブログの下記のページをご参照ください。

中学生 自由研究 理科のレポートの書き方を解説!これで簡単にまとまるよ!

まとめ

イオンは電気を帯びた原子ですから目に見えないほど小さいものです。でも銅板と寒天を使ったこの実験なら、銅イオンが青いおかげで目に見える結果が得られます。

銅イオンはイオン全体のほんの一部にすぎませんが、イオンの勉強のきっかけになればいいですね。

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