物の 溶け方
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この章で学ぶこと
第 5 章から、 〔A 物質・エネルギー〕 領域 が始まります。 5 年生の A 領域 の重点は 「量を数値 (g・mL・℃) で扱う」 こと。 第 5 章では、 食塩 と ミョウバン を例に 「物の溶け方」 をしらべます。
- 物が水に溶ける とはどういうことかを知る (見えなくなるがなくなっていない)
- 物が水に溶ける量には限りがある ことをしらべる (飽和)
- 水の量を変えると溶ける量が変わる ことを計画的にしらべる
- 温度を変えると溶ける量が変わる ことをしらべ、 食塩とミョウバンのちがい に気づく
- 溶けた物を 蒸発 と冷却 で取り出す (再結晶)
- 食塩水 の 濃さ を算数 5 年の 「割合」 とつなげる
ポイント: 「変える条件 1 つ、 そろえる条件 ぜんぶ」 の 条件制御 を、 量を数値で扱いながら進めるのが 5 年生の A 領域 の大事な力です。
1. 物が水に溶けるとは
食塩 を水に入れてよくかきまぜると、 つぶが見えなくなります。 これが 「水に溶けた」 状態 です。
「溶けた」 と言える 3 つの条件
| 条件 | くわしく |
|---|---|
| ① すきとおっている (透明) | 向こう側が見える、 にごっていない |
| ② つぶが見えない | 顕微鏡で見てもつぶが見えない (本当に細かくばらばらになっている) |
| ③ 時間 がたってもしずまない | 何日おいても底にたまらない |
用語の整理
| 言葉 | 意味 |
|---|---|
| 溶質 | 溶ける物 (食塩・ミョウバン・砂糖など) |
| 溶媒 | 溶かす液体 (5 年生ではおもに 水) |
| 溶液 | できた液体 (溶質 + 溶媒 = 溶液) |
れい: 食塩 + 水 → 食塩水。 食塩が 溶質、 水が 溶媒、 食塩水 が 溶液。
大事: 溶けて見えなくなっても、 物はなくなっていません。 食塩水 を蒸発皿 で加熱 して水を蒸発 させると、 もとの食塩が出てきます。 「重さも変わらない」 ことは第 6 節でたしかめます。
2. 溶ける量には限りがある
水に食塩をどんどん入れていくと、 ある量から 溶け残りが出る ようになります。 これが 「飽和」 という状態 です。
実験: 50 mL の水に食塩を何 g 溶かせるか
水 50 mL をビーカーに取り、 食塩を 5 g ずつ加えてかきまぜます。 溶け残りが出るまでくりかえし。
| 加えた食塩 | ようす |
|---|---|
| 5 g | すぐ溶ける |
| 10 g | 溶ける |
| 15 g | しばらくかきまぜると溶ける |
| 18 g くらい | 溶け残りが出る (飽和) |
ポイント: 室温 (約 20 ℃) の水 50 mL に溶ける食塩は 約 18 g。 これ以上入れても溶けない。 この 「溶ける量の上限」 を 溶解度 と言います (5 年生では「溶ける量」 で OK)。
3. 水の量を変えると溶ける量が変わる
「水が多ければ多く溶けるはず」 と 予想 できます。 条件制御 でたしかめましょう。
実験計画
| 条件 | A | B | C |
|---|---|---|---|
| 水の量 ← 変える | 50 mL | 100 mL | 150 mL |
| そろえる: 温度 | 20 ℃ | 20 ℃ | 20 ℃ |
| そろえる: 溶質 | 食塩 | 食塩 | 食塩 |
| そろえる: かきまぜ方 | 同じ | 同じ | 同じ |
結果 (室温約 20 ℃)
| 水の量 | 溶ける食塩の量 |
|---|---|
| 50 mL | 約 18 g |
| 100 mL | 約 36 g |
| 150 mL | 約 54 g |
考察
- 水の量が 2 倍になると、 溶ける量も 約 2 倍
- 水の量が 3 倍になると、 溶ける量も 約 3 倍
- → 水の量と溶ける量は比例 する
大事: 比例 は算数 5 年で学ぶ大事な言葉。 「水の量が 〇 倍になると、 溶ける量も 〇 倍になる」 のような関係 を言います。
4. 温度を変えると溶ける量が変わる
つぎは 温度。 水の量をそろえて、 温度だけを変えます。 食塩と ミョウバン をくらべると大きなちがいが見えます。
実験計画
| 条件 | A | B | C |
|---|---|---|---|
| 温度 ← 変える | 10 ℃ | 30 ℃ | 60 ℃ |
| そろえる: 水の量 | 50 mL | 50 mL | 50 mL |
| そろえる: 溶質 | 食塩 / ミョウバン | 食塩 / ミョウバン | 食塩 / ミョウバン |
結果 (水 50 mL あたり溶ける量)
| 温度 | 食塩 | ミョウバン |
|---|---|---|
| 10 ℃ | 約 17.5 g | 約 4 g |
| 30 ℃ | 約 18 g | 約 8 g |
| 60 ℃ | 約 19 g | 約 25 g |
| (参考) 80 ℃ | 約 19.5 g | 約 35 g |
考察
| 溶質 | 温度と溶ける量の関係 |
|---|---|
| 食塩 | 温度を上げても ほとんど変わらない (少しだけ増える) |
| ミョウバン | 温度を上げると 大きく増える |
大事: 物によって、 温度と溶ける量の関係 はちがう。 これが第 5 章でいちばん大事なポイントです。 食塩は温度であまり変わらない、 ミョウバンや砂糖は温度で大きく変わる、 とおぼえましょう。
折れ線グラフであらわす
実験結果 を 折れ線グラフ にすると、 食塩とミョウバンのちがいがひと目でわかります。 横じくが温度 (℃)、 縦じくが溶ける量 (g)。
| ようす | 食塩のグラフ | ミョウバンのグラフ |
|---|---|---|
| 形 | ほぼ 水平 な直線 | 右上に大きくのびる 曲線 |
5. 溶けた物を取り出す — 再結晶
水に溶けた食塩やミョウバンを、 もう一度つぶの形にもどすにはどうしたらよいか。 2 つの方法 があります。
方法 1: 蒸発で取り出す
食塩水 を 蒸発皿 に入れて弱火で加熱 すると、 水が蒸発 して食塩だけが残ります。 食塩は温度であまり溶ける量が変わらない ので、 蒸発 が一番確実 な方法 です。
| 手順 | やること |
|---|---|
| ① | 食塩水 を蒸発皿 に少量入れる |
| ② | 弱火でゆっくり加熱 |
| ③ | 水が蒸発 して、 白いつぶ (食塩) が残る |
方法 2: 冷却で取り出す (再結晶)
ミョウバン の場合は、 もっとよい方法 があります。 温度を下げる と、 溶けていたミョウバンが キラキラした結晶 になって出てきます。 これを 再結晶 と言います。
| 手順 | やること |
|---|---|
| ① | 60 ℃ の水 50 mL にミョウバンを 25 g 溶かす (飽和近く) |
| ② | ゆっくり冷やす (氷水で) |
| ③ | 温度が下がると溶けきれなくなったミョウバンが 結晶 となって出てくる |
| ④ | ろ紙でこし取る |
ポイント: 再結晶 はミョウバンのように 「温度で溶ける量が大きく変わる物」 でうまく進みます。 食塩ではほとんど出てきません (温度であまり変わらないから)。 自然 の中では、 温泉水が冷えて結晶 ができる、 という現象 と同じです。
取り出した物はもとの物と同じか
蒸発 や 再結晶 で取り出した物は、 もとの 溶質 と同じ物 です。 重さを計ると、 溶かす前の重さと同じ。 これが 「物は溶けてもなくならない」 ことの証拠 です。
6. 食塩水の濃さ — 割合とつなげる
「水 50 mL に食塩 5 g」 と 「水 100 mL に食塩 5 g」 では、 同じ食塩 5 g でも 濃さ がちがいます。 算数 5 年で学ぶ 「割合」 で考えましょう。
食塩水の濃さの計算 (5 年生簡単版)
食塩水の濃さ (%) = 食塩の重さ ÷ 食塩水全体 の重さ × 100
※ 「食塩水全体 の重さ」 = 食塩 + 水の重さ。 水 1 mL = 約 1 g として計算。
れい: 水 100 g に食塩 25 g を溶かす
| 計算 | 値 |
|---|---|
| 食塩の重さ | 25 g |
| 食塩水全体 の重さ | 100 + 25 = 125 g |
| 濃さ | 25 ÷ 125 × 100 = 20 % |
くらべてみよう
| 水 | 食塩 | 全体 | 濃さ |
|---|---|---|---|
| 100 g | 5 g | 105 g | 約 4.8 % |
| 100 g | 10 g | 110 g | 約 9.1 % |
| 100 g | 20 g | 120 g | 約 16.7 % |
| 200 g | 5 g | 205 g | 約 2.4 % |
大事: 同じ食塩 5 g でも、 水が多いほど濃さはうすくなる。 「濃さ」 = 「溶質 が全体 の中でどれくらいの 割合 か」 という考え方が大事です。
ポイント: 海の水 の 濃さ は約 3.5 %。 飲める水とはちがうこと、 そして海の水から食塩をつくる 「塩田えんでん」 の仕組みもこれで説明できます。
7. 溶ける前と後で重さは変わるか
実験 で確かめましょう。 食塩 5 g と水 100 g を用意 し、 全体 で 105 g をてんびんで計っておきます。 食塩を水に溶かしてもう一度計ると…
| 計測 | 重さ |
|---|---|
| 溶かす前 (食塩 + 水) | 105 g |
| 溶かした後 (食塩水) | 105 g (変わらない) |
大事: 溶けて見えなくなっても、 物はなくなっていない。 重さは変わらないことを、 数値でたしかめられるのが 5 年生 A 領域 の重要な学びです。 中学で学ぶ 「質量保存の法則」 へつながります。
8. ふりかえり
- 「物が水に溶ける」 状態 の 3 条件 (透明・つぶなし・しずまない) を言える
- 溶質・溶媒・溶液 の区別ができる
- 物が水に溶ける量には限りがある (飽和) ことを知っている
- 水の量と溶ける量は比例 することを言える
- 食塩とミョウバン の温度による溶け方のちがい (食塩 = ほぼ一定、 ミョウバン = 温度で大きく変わる) を言える
- 蒸発 で食塩を取り出せる、 冷却 でミョウバンの 再結晶 ができることを知っている
- 食塩水 の 濃さ を 「溶質 ÷ 全体 × 100」 で計算 できる
- 物は溶けても重さが変わらない ことを言える
この章の安全配慮 (加熱・薬品の章 — 最重要)
- 保護 めがねを必ずつける (蒸発中に飛び散る可能性)
- 加熱中の蒸発皿 を上からのぞき込まない (やけどの危険)
- 熱い蒸発皿 は必ずピンセットやぬれぞうきんで取り扱う (素手で触らない)
- ガスコンロ・アルコールランプの火は横に物を置かない (本・紙・髪が燃える)
- 使ったあとはガスの元栓 を必ず閉める
- ミョウバンや食塩を口に入れない (実験用の物は食用ではない)
- 目に飛び入ったらすぐ水で 5 分以上洗い、 先生に報告
- 再結晶 のガラス容器は急に冷やさない (割れる可能性)
- 実験 が終わったら必ず手をせっけんで洗う
次の章: 第 6 章では、 振り子の運動 をしらべます。 第 5 章と同じように、 「変える条件 1 つ、 そろえる条件 ぜんぶ」 の 条件制御 を使い、 さらに 「平均」 で測定の誤差 を減らす方法 を学びます。 おもりの重さ・振れ幅・ひもの長さのどれが周期 に効くか、 自分で計画 して確かめましょう。