黒い水性ペンは何色に分かれる？
黒い水性ペンのインクは、1つの黒い色ではなく、青・黄色・赤むらさきなど、いくつかの色（色素）をまぜて黒く見せていることが多いです。紙に点をかいて、紙のはしを水につけると、水が紙をのぼるときに色素を運び、運ばれやすい色ほど遠くまで進むので、色が分かれて見えます。この方法をペーパークロマトグラフィーといいます。
どんな色に分かれるかは、メーカーやペンの種類でちがいます。このシミュレーターの「黒いペンA・B」は、よくある分かれ方をもとにした例です。本物のペンを何本かためして、くらべてみましょう。
| ペン（例） | 分かれる色（下から） |
|---|---|
| 黒いペンA | 赤むらさき → 黄色 → 青 |
| 黒いペンB | むらさき → オレンジ → 水色 |
| 茶色 | 赤 → 黄色 → 青（少し） |
| 緑 | 黄色 → 水色 |
| 赤 | 分かれない（1つの色） |
| 油性ペン | 水では動かない |
水がのぼる速さは紙で変わります。理科で使うろ紙では、水面から約5cmまで約4分、10cmまで約18分です（このシミュレーターの計算）。高くなるほどゆっくりになります。
どうして色が分かれるの？
色素には、「紙にくっつきやすいもの」と「水にとけて、いっしょに流れやすいもの」があります。水にとけやすく紙にくっつきにくい色素は水と同じくらい速く進み、紙にくっつきやすい色素は少し進んではとまり、を何度もくり返すので、おくれます。この速さのちがいで、まざっていた色がならんで分かれます。
おうちの方向けに言うと、色素が紙のセルロース（と、紙にふくまれる水）に吸着・分配される度合いのちがいで分離します。水が進んだきょりに対する色素の進んだきょりの比をRf値（0〜1）といい、同じ紙・同じ液ならほぼ一定です。水が紙をのぼる高さは、ルーカス・ウォッシュバーンの式で「時間の平方根に比例」し（h²＝Dt）、このシミュレーターでは、ろ紙のDを規格の吸水速度（30分で約13cm）から 約0.094cm²/秒 としました。
紙が水をすいあげるのは、細いすきまに水が入りこむ毛細管現象（毛管現象）のためです。水が硬貨の上でもり上がる表面張力（表面張力シミュレーター）と同じ力がはたらいています。
おうちでの実験のやり方
- コーヒーフィルターを、はば2〜3cm・長さ15cmくらいの細長い形に切ります（はさみはおとなと）。
- 下のはしから2cmのところにえんぴつで線を引き、その上に水性ペンで点をかきます。2〜3回重ねてかくと、色がはっきりします。えんぴつの線は水で動きません。
- コップに深さ1cmの水を入れ、わりばしにクリップで紙をつるして、下のはしだけを水につけます。点が水につからないようにします。
- 水が上から1〜2cmのところまでのぼったら紙を取り出し、水が来たところにえんぴつで印をつけて、かわかします。点から各色・水の先までの長さをものさしではかると、Rf値が出せます。
コップの上にラップをかけると、紙がかわきにくくなり、色がきれいに分かれます。インクは服や手につくと落ちにくいので、新聞紙をしいて行いましょう。このページでは水だけを使います（アルコールは火がつきやすいので使いません）。
自由研究のまとめ方のヒント
同じ「黒」のペンを何本か集めて、かわかした紙をならべてはると、メーカーによるちがいが一目でわかります。ペンごとに「分かれた色」と「Rf値」を表にし、シミュレーターの予想とくらべてみましょう。紙（コーヒーフィルター・キッチンペーパーなど）を変えて、分かれ方や水ののぼる速さをくらべるのもおすすめです。
よくある質問
油性ペンでやると、どうなりますか？
油性ペンのインクは水にとけないので、水をのぼらせても点は動きません。油性ペンの色を分けるにはアルコールなどを使いますが、火がつきやすく危ないので、家でやるときはおとなといっしょに、火の近くでは使わないようにしてください。
点が水につかってしまいました。
インクがコップの水にとけ出して、紙の上にはほとんど残りません。点は、かならず水面より上にかきましょう。シミュレーターの「水につかる高さ」でためせます。
色がきれいに分かれないのはなぜ？
点が大きすぎる、インクが多すぎる、紙がかわいて水がのぼらなくなった、などが考えられます。小さい点を何回か重ねてかき、コップにラップをかけてみましょう。キッチンペーパーは水がはやくのぼりますが、色がにじんで広がりやすい紙です。
絵の具や食紅でもできますか？
食紅や色のついたジュース・お菓子の色素は、水で分かれることがあります。絵の具は、水にとけない小さなつぶ（顔料）を使っていることが多く、あまり動きません。色の変わり方の実験なら、紫キャベツの色がわりシミュレーターもあります。
この実験に使えるもの
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