重曹何グラムで、風船はどれくらいふくらむ？
このシミュレーターの計算では、500mlのペットボトルに酢100mlを入れた場合、重曹を約6gまでふやすと、そのぶん風船は大きくなります。それより多く入れると、酢がなくなって重曹があまるので、風船は大きくなりません。
| 風船の重曹 | 酢100ml | クエン酸水 （水100ml＋8g） |
|---|---|---|
| 2g（小さじ1/2） | 約0.5L・直径約10cm | 約0.5L・直径約10cm |
| 4g（小さじ1） | 約1.1L・直径約13cm | 約1.1L・直径約13cm |
| 6g（小さじ1と1/2） | 約1.6L・直径約15cm | 約1.7L・直径約15cm |
| 8g（小さじ2） | 約1.6L・直径約15cm （重曹が約2gあまる） | 約2.3L・直径約16cm |
| 12g（大さじ1） | 約1.6L・直径約15cm （重曹が約6gあまる） | 約3.0L・直径約18cm （重曹が約1.5gあまる） |
ちょうど使いきる量の目安は、酢100mlに重曹約6g、クエン酸と重曹なら重さで約3：4（クエン酸3gに重曹4g）です。レモン汁は酢とほぼ同じ強さの酸なので、レモン汁100mlにも重曹約6gが目安です。直径は、風船をまるい球として計算した目安です。
どうして風船がふくらむの？
重曹は、酢やクエン酸のような「酸（さん）」にふれると、二酸化炭素（にさんかたんそ）というガスに変わります。シュワシュワのあわの正体がこのガスです。ガスはペットボトルの中にたまりきれずに風船へ入っていくので、風船がふくらみます。重曹が多いほどガスはたくさん出ますが、酸がなくなると、そこで止まります。
おうちの方向けに言うと、これは中和反応で気体が発生する化学変化です。酢酸では NaHCO₃ ＋ CH₃COOH → CH₃COONa ＋ H₂O ＋ CO₂、クエン酸では 3NaHCO₃ ＋ C₆H₈O₇ → Na₃C₆H₅O₇ ＋ 3H₂O ＋ 3CO₂ となり、重曹84g（1mol）から二酸化炭素が1mol出ます。20℃・1気圧では気体1molは約24Lなので、重曹4gからは約1.1Lです。酢と重曹のどちらか少ないほう（限定反応物）で、ガスの量が決まります。
おうちでの実験のやり方
用意するもの：500mlのペットボトル（炭酸飲料用がじょうぶ）、ゴム風船、重曹、酢またはクエン酸、計量スプーン、じょうご（紙をまるめたものでもよい）、はかり（あれば）。
- 風船を何回か手でのばしておく（ふくらみやすくなる）。
- ペットボトルに酢を100ml入れる。クエン酸なら、水100mlにクエン酸小さじ2をとかす。
- じょうごを使って、風船の中に重曹を入れる。
- 重曹がこぼれないように風船をたらしたまま、口をペットボトルにかぶせる。
- 風船を立てて、重曹をいっきに落とす。ボトルを少しゆらすとよく反応する。
- あわが止まったら、風船のいちばん太いところの直径（まわりの長さ÷3.14でもよい）をはかって記録する。
安全のために：ペットボトルにふたをしてはいけません（ガスで中の圧力が上がり、はれつすることがあります）。ガラスのびんは使わないでください。クエン酸や酢が目に入ったら、すぐに水でよく洗います。できた液は飲まずに、水でうすめて流しましょう。われた風船のかけらは小さい子が口に入れないよう、すぐに片づけてください。
自由研究のまとめ方のヒント
酢の量を100mlに決めて、重曹を2g・4g・6g・8g・10gと変えて、風船の直径（または、まわりの長さ）をはかる実験がおすすめです。横じくを重曹の量、たてじくを風船の大きさにしたグラフをかくと、はじめは大きくなり、あるところから大きくならなくなる折れ線になります。「なぜ途中から大きくならないのか」を、酢と重曹のどちらが先になくなったかで説明できると、りっぱな考察になります。高学年なら、まわりの長さから風船の体積を計算して、このシミュレーターの二酸化炭素の量とくらべてみましょう。
よくある質問
ふくらんだ風船は、ヘリウムの風船のように浮きますか？
浮きません。二酸化炭素は空気より約1.5倍重いので、ペットボトルからはずすと、ふつうの風船より早く下に落ちます。
時間がたつと、風船が小さくなるのはなぜ？
二酸化炭素は水にとけやすく、ボトルの中の液に少しずつとけていきます。また、ゴム風船のゴムを通りぬけて外に出ていくので、数時間〜1日ほどでしぼんでいきます。
計算より小さくしかふくらみませんでした。
風船のゴムの強さ（ふくらみはじめに力がいる）、重曹が風船の中に残った、よくまざらずに反応しきらなかった、口のすきまからガスがもれた、などが考えられます。ボトルを軽くゆらして、あわが止まるまで待ってからはかりましょう。
あわがペットボトルからあふれそうになりました。
一度にたくさんのガスが出ると、あわが大きくもり上がります。液を少なめにするか、重曹を少しずつ落とすとあふれにくくなります。
ベーキングパウダーでもふくらみますか？
ふくらみます。ベーキングパウダーには重曹と酸がはじめからまぜてあるので、水を入れるだけでもガスが出ます。ただし重曹のほかにでんぷんなども入っているので、同じ重さなら重曹より少なめになります（製品によってちがいます）。
酢に重曹を入れると、液の性質はどう変わるの？
酸性の酢に、アルカリ性の重曹が入ると、おたがいの性質を打ち消しあいます（中和）。そのようすは、液の色で見える紫キャベツの色がわりシミュレーターで試せます。
ほかにも二酸化炭素が出る実験はある？
卵を酢につけると、殻（炭酸カルシウム）がとけて二酸化炭素のあわが出ます。M玉の卵1こで約1.5L出る計算です。スケルトン卵シミュレーターで、殻がとけていくようすを試せます。