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探究レポート No.2140

一次選考通過

テーマ 自由設定

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タイトル
どう美しく大きくする?about硫酸銅.
設定課題
美しく大きな硫酸銅の結晶を作るには何をしたらいいのか。

課題を設定した理由

以前、再結晶についての動画を見て結晶が手のひらサイズまでに大きく、そしてきれいになっているのを見て自分も様々な結晶を作ってみたいと思った。また、再結晶を通して少しでも化学の面白いところや美しいところの発見に役立てばと思う。

アピールポイント

硫酸銅五水和物を再結晶で使って大きく、美しい色、形にする。どうすれば完璧な硫酸銅をつくることができるのか。

研究方法

事前に調べていた情報から、できるだけ時間をかけて冷却すると美しく大きな結晶がつくれるということが分かった。そこで、どうすれば時間をかけて冷却することができるのか考えたところ水の余熱を利用してゆっくりと温度を下げることができる「湯煎」で実験することにした。ビーカーに水と硫酸銅五水和物を入れそれを水を張った鍋の中で湯煎し硫酸銅五水和物を溶かす。溶けたら火を消し「核」となる硫酸銅五水和物を入れるため硫酸銅五水和物の小さな粒を糸の一方の先端と結び付けもう一方をストローと結び付けた装置を作った。これを硫酸銅水溶液中に入れ水の余熱で冷却し再結晶させていく。後日、再結晶した硫酸銅五水和物の結晶を観察する。

結果

二日後、結晶を観察したところ、核を中心に平行四辺形の面が六つ組み合わさったような結晶が一つできていた。大きさは核で使った小さな結晶の何十倍もあり想像以上に大きく成長していた。色は透明な青で、宝石のようにきれいだった。

課題に対する答え

再結晶で結晶をつくるには時間をかけて冷却することが重要になる。急に冷却した場合、結晶の成長する基となる「核」が至る所で発生し、一か所に集中して結晶を生成できないため小さな結晶がたくさんできてしまうのに対して、時間をかけて冷却すると「核」が一点にできるためそこに集中して再結晶することができる。