食塩・砂糖・ミョウバンは水100gに何グラムとける?
水100g(ほぼ100ml)にとける量の目安は、次のとおりです。食塩は温度を上げてもほとんど変わりませんが、ミョウバンはあたたかいほどぐんと多くとけます。
| 水の温度 | 食塩 | 砂糖 | 焼きミョウバン | 生ミョウバン |
|---|---|---|---|---|
| 0℃ | 約35.7g | 約179g | 約3.0g | 約5.7g |
| 20℃ | 約35.8g | 約204g | 約5.9g | 約11.4g |
| 40℃ | 約36.3g | 約238g | 約11.7g | 約23.8g |
| 60℃ | 約37.1g | 約287g | 約24.8g | 約57.5g |
| 80℃ | 約38.0g | 約362g | 約71.0g | 約322g |
水が200mlなら2倍、50mlなら半分がとけます。食塩なら、20℃の水100mlに小さじ約6杯(大さじ約2杯)が目安です。
焼きミョウバンと生ミョウバンに注意
スーパーや薬局で売っている白いこなの「焼きミョウバン」は、教科書にのっている「ミョウバン」(生ミョウバン)より、とける量が約半分です。ネットや本のやり方を見るときは、どちらのミョウバンの話なのかを確かめましょう。ミョウバンは形によって小さじ1杯の重さが大きくちがうので、キッチンスケールではかるのがおすすめです。
どうして、とける量に限りがあるの?
ものが水にとけるのは、水のとても小さなつぶが、食塩などのつぶを1つずつかこんで、水の中に広げていくからです。とけたつぶは小さすぎて見えなくなりますが、なくなったわけではありません。水の量が決まっていると、かこめるつぶの数にも限りがあるので、ある量をこえるととけ残ります。水の量を2倍にすると、とける量も2倍になります。
あたたかい水ではつぶがはげしく動くので、ミョウバンや砂糖はたくさんとけるようになります。反対に、たくさんとかしたあたたかい水を冷やすと、とけきれなくなった分がつぶになって出てきます。これが結晶(けっしょう)です。
おうちの方向けに言うと、水100gにとける限度の量を溶解度(ようかいど)、限度までとけた水溶液を飽和水溶液といいます。溶解度は物質と温度で決まり、温度ごとの溶解度をグラフにしたものが溶解度曲線です(上のグラフ)。高温の飽和水溶液を冷やして結晶を取り出す方法は再結晶とよばれます。食塩(塩化ナトリウム)は溶解度が温度でほとんど変わらないため、冷やしても結晶はわずかしか出ません。なお、ミョウバンの結晶は水をとりこんだ形(12水和物)でできるので、焼きミョウバンをとかして冷やすと、入れた量より重い結晶ができることがあります。このシミュレーターはその分も計算しています。
おうちでの実験のやり方
実験1:水にとける量をくらべる(水道水でできる)
- 透明なコップに、計量カップで水を100mlはかって入れる。
- 食塩を小さじ1杯(すりきり)入れて、よくかき混ぜる。とけたら、もう1杯入れる。
- かき混ぜても底にとけ残りが出るまでくり返し、何杯とけたかを記録する。
- 砂糖や焼きミョウバン(はかりで1gずつ)でも同じようにして、このシミュレーターの予想とくらべる。
実験2:ミョウバンの結晶を出す(お湯はおとなが用意)
- おとなが、50〜60℃くらいのお湯を100ml用意する(給湯器のお湯を使うか、ポットのお湯に水をまぜて温度計ではかる)。入れ物は、耐熱のガラスびんなどを使う。
- 焼きミョウバンを約15gはかって入れ、とけるまでよくかき混ぜる。
- 発泡スチロールの箱などに入れて、半日〜1日かけてゆっくり冷ます。
- 底に出てきたつぶ(結晶)を観察する。このシミュレーターでは、60℃で15gとかして20℃まで冷やすと、約18gの結晶が出る計算です。
ゆっくり冷ますほど、大きな結晶になりやすくなります。急に冷やすと、小さなつぶがたくさんできます。
安全のための注意
- お湯の用意は、おとながしてください。子どもは火やコンセントにさわらないようにしましょう。
- 40℃をこえるお湯や、お湯を入れた入れ物は熱くなります。やけどに気をつけ、こぼさないように平らな場所で作業してください。
- 実験に使った食塩水・砂糖水・ミョウバン水は飲まないでください。ミョウバン水が目に入ったら、すぐに水で洗ってください。
- 使った入れ物やスプーンは、よく洗ってから片付けましょう。
自由研究のまとめ方のヒント
「水の温度」と「とけた量(杯数やグラム数)」を表にして、食塩・砂糖・ミョウバンをくらべると、ちがいがよくわかります。高学年なら、横じくを温度、たてじくをとけた量にしたグラフをかくと、上のグラフのような線ができます。焼きミョウバンと生ミョウバンのちがいや、予想(このシミュレーター)と結果がずれた理由を考えるのも、りっぱな研究です。結晶を作った場合は、冷まし方(すぐ冷やす/ゆっくり冷ます)で形や大きさがどう変わったかを写真で記録してみましょう。
よくある質問
食塩はお湯にすると、もっととけますか?
少しだけふえますが、ほとんど変わりません。水100gに20℃で約35.8g、60℃でも約37.1gです。たくさんとかしたいなら、温度より水の量をふやすほうが効果的です。
砂糖水を冷やしても、つぶが出てこないのはなぜ?
砂糖は、限度をこえても結晶になりにくく、とけたまま残ることがよくあります(過飽和といいます)。つぶが出てくるまでに何日もかかることもあります。このシミュレーターは、すぐに結晶が出るとして計算しています。
焼きミョウバンがなかなかとけません。白くにごるのはなぜ?
焼きミョウバンはとけるのに時間がかかるので、少しずつ入れて、よくかき混ぜてください。焼きミョウバンには水にとけにくい成分が少しふくまれていることがあり、液が白くにごる場合があります。にごりが気になるときは、しばらく置いて上のすんだ部分を使いましょう。
表の数字と実験の結果がちがうのはなぜ?
水の温度、かき混ぜ方、スプーンのすりきり方、とけるまで待つ時間などで変わります。また、とけ残りが少しあると見落としやすくなります。表の数字は「このあたりでとけなくなりそう」という予想に使ってください。