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【京都市青少年科学センター】

水中シャボン玉~界面活性剤のふしぎ~

 水中シャボン玉の作り方

  • 透明なコップなどに水を100mL入れ,その中に台所用洗剤を5滴ほど加えて静かに混ぜます。
    (多く作るときは大体この比率で混ぜるとできます。)
  • この溶液にストローを差し込み,ストローの上の部分を指で押さえ蓋をして,ストローを持ち上げます。
  • 水面1cmほどの高さで,蓋をしていた指をはなし,溶液をコップの中に落とします。

       図1

       
        コ  ツ
  • 水面で水玉ができてしまう場合は,落とす水の量をふやしたり,落とす高さを少し高くしたりするとうまくいきます。
  • 逆に,水中シャボン玉がコップの底に当たって割れてしまう場合は,落とす水の量を減らしたり,落とす高さを低くしたり,ストローをななめに傾けて水を落とすとうまくいきます。
  • 水面が泡立ってしまうとうまくいかないので,液を作り直しましょう。

    図2

 水中シャボン玉の原理

 洗剤の成分である界面活性剤は,「親水基」と「親油基(疎水基)」という部分からできています(図3)。
 親水基とは水と仲がいい部分。そして,親油基は油と仲がいい部分です。油汚れなどが洗剤で落ちるのは,この界面活性剤が油汚れを包み込んでくれるので,水で洗い流すことができるのです(図4)。

      図3

 


 では,油汚れがない水の中に界面活性剤をいれるとどうなるでしょうか?


図4

 親油基は油と仲がいいのですが,水をはじく性質をもっています。
 その性質から親油基のことを「疎水基」と呼んだりもします。ですから,疎水基は水中からはじかれて,水面から出ます。
 図5のように水面に疎水基を外にして界面活性剤が並ぶことになります。

      図5 

 ストローなどを使ってスポイトのようにして,この水を水滴にして落とすと,その水滴の中の界面活性剤も疎水基を外にして落ちてきます。
 水面と水滴が触れる瞬間よりも先に,(目には見えませんが)疎水基同士がふれあうので,水をはじき,押しのけます(図6-①)。
 そこに空気の膜ができます。水面に水玉ができる状態です(図6-②)。

 さらに,水滴が重かったり,落ちる勢いが強かったりすると空気の膜を含んだまま,水中に入っていきます(図6-③④)。これが水中シャボン玉のできる原理です。

図6

 このようにできた水中シャボン玉は,水中に空気の膜ができています。
 空気中に水の膜をつくる普通のシャボン玉と比べると,正反対のつくりをしていることがわかります。

         図7

        

 色つき水中シャボン玉

 洗剤の溶液を2つ用意して,1つの溶液に食紅や絵の具などで色を付けます。
 色つきの溶液をストローで吸い取り,もう1つの溶液の中に落とすと色つきの水中シャボン玉ができます。

      図8

       

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