ミョウバンの結晶作り

■　きっかけ

　2011年7月、会社で中学生の自由研究の話になった。
「静電気の実験や、塩の結晶作りかな」　などと答えているうちに、
「あ、そう、ミョウバンの結晶なら更に大きいですよ。」　と言いました。
が！？

「ミョウバンの結晶」、小学校の時の科学部で、何週間か放置して、
白くて汚いのができた記憶だけ。 家で作ったことがない。
そもそも、ミョウバンが、そのへんで売ってることも知らんかった。
そういえば、あの時、先生は、「うまくいけば親指ぐらいになるんだよ。」
って言ってたなぁ。 そんなもんは一般人にはできない、と思っていた。

でも今回、自由研究の話題に出したからには、
まずは自分が先にやってみようと思った。


ちなみに、前述の塩の結晶は、やったことがあり、綺麗な4mm～汚い10mmがある。
その要領でやれば、ミョウバンもできると考えた。
それは、髪の毛に運よく付いた塩の結晶を放置して、飽和水溶液の蒸発で育てるもの。
しかし、今回のミョウバンは、試行錯誤しながら、まったく別のやり方になってきた。
蒸発では、時間がかかりすぎるし、ミョウバンは、特性がかなり違うのだ。
それをここに詳しく書いてみようと思う。（　これが最良の作り方かどうかは分からない　）

右上の写真は、2011/10/13夜～10/18朝までの成長で、最も綺麗で大きな結晶になったもの。

■　結晶が出る条件

　ミョウバンが水に溶けられる量は、水の量と温度で決まる。
水の量に比例して多く溶け、また、水の温度が上ると、溶ける量が多くなる。
限界まで溶かした液を、「飽和水溶液」　と言って、結晶作りには欠かせません！
（塩の場合は、温度が上ってもあまり変わりませんが、ミョウバンは極端に溶けるので注意！）

この飽和水溶液を蒸発させると、水の量が減るので、解けていられないよと言って、結晶が出る。（１）
海水が蒸発すると、塩が出るのと同じ。
温度が高い状態で飽和水溶液を作って、冷ますと、これも、溶けていられる量が減り、結晶が出る。（２）

インターネットによると、液に漬けて結晶を育てる方法は、３種類あるらしい。
　１．蒸発によるもの
　２．温度差によるもの
　３．液の上と下の濃度差によるもの（難しい）

１、２は、塩でも利用した。
３は、液の温度を上を温かく、下を冷たくして、上では溶かして供給しながら、下で結晶を育てる循環サイクルみたいな？
一行で説明は。。。　本人も分かってないなこりゃ。　やったことないけど一番綺麗な結晶を作れる方法…とか。
とにかくゆっくりと結晶が育つようにすると綺麗にできると思う。

今回のミョウバンでは、ほとんど温度差を使って育てた。

■　今回の結晶作りに必要なもの

　焼ミョウバン100g、　水（浄水）、　鍋、　透明なコップ、　サランラップ、　計り（重さ）、
　割り箸、　髪の毛、　セロハンテープ、　ハサミ、　コーヒーフィルター、　（虫眼鏡）、　　　その他

■　今回の結晶の作り方をざっくり図解

　　

■　ミョウバンの結晶作り （詳しい写真付き）

１．飽和水溶液を作る

　　
まずミョウバンを手に入れる。　これはスーパーの調味料のところにあった。　ドラッグストアにもあった。
できれば100gのがほしい…。

焼ミョウバンの場合は、まず100mlの水に10gぐらい溶かす。（ 夏は多く、冬は少なめに溶かした方がいい ）
400ml作る場合は40gぐらい。　水は浄水がよい。
　　
今回の写真は、220mlに20gのミョウバンを溶かした例。
鍋に水とミョウバンを入れて、とろ火で溶かす。
　　
泡立ちながら溶けて、白い液になった後、さらに混ぜていると、透明な液になる。
ここで火を止める。
　　
　　　注いですぐ　　　　　　　　　　　　　　　　　　一日後（飽和水溶液）

冷めたら、コップに注いでサランラップをする。
一日ぐらい経つと、コップの下に結晶ができる。

　　できない場合は、その液を振るなどして刺激を与えると、その後、できることがある。
　　ミョウバンの液を少し取って蒸発させて粉を作り、その粉を液に入れるのが最も効果的。

　　それでもできない場合は、ミョウバンを溶かし足りなかったかもしれないので、
　　その液を再び加熱して、少量のミョウバンを溶かす。

この結晶ができた上澄み液が、今の温度での飽和水溶液！！

２．結晶をゆっくり成長させるための液を作る

　　
１．で作った飽和水溶液を、とろ火で暖めて、沸騰寸前で火を止める。
　　（　液を少し蒸発させて、濃度を上げるのが目的。　）
　　（　沸騰させると、濃度が上がりすぎて、よい液になりません。　）
常温まで冷めない内にコップに注ぎ、サランラップをして、そっとしておく。
液が冷めても、コップの下に結晶ができなければOK。
この液を、説明の都合上、今後（２の液）と呼びます。

※ 冷めてから注ぐと、粒の混入で、1．のようにコップの下に結晶ができて、成長させない液になるので注意

飽和水溶液より僅かに濃い液で、刺激を与えないと結晶はできないが、結晶を入れるとゆっくり成長する。

３．結晶の素を作って２の液で成長させる

　　
上の写真のように、割り箸に髪の毛を固定したものを作る。　　　　↑　２の液　　　　　　　　↑　今作った濃い液

150mlの水に25g-30gの焼ミョウバンを溶かす。（１．の手順と同じ　）
　　　　１．よりも濃度が濃いのがポイント。
コップに注ぎ、サランラップをする。
冷めたら、右上写真のように、２の液と、今作った濃度の濃い液を並べる。

写真のように、今作った液に髪の毛を入れる。


　　　①全く付かないNG　　　　　　　　②一個だけ付いた　　　　　　　③たくさん付いた　　　　　④付きすぎて重なったNG

髪の毛を入れてしばらくすると、上のような　（　髪の毛に全く付かない～密集して付く　）　現象が起きる。
　①は、もう一度液から出して、フっと息を吹きかけ、入れ直す。
　②は、やり易いベストな状態。
　③は、このうち形がきれいで位置がよいものを後で選ぶ。
　④は、付きすぎなので、髪を液から出して、しっかり水道で洗い落とし、再度液に漬ける。
　　　※一度漬けた髪の毛を手でベタベタ触ると、④になる。

　　②の状態で、髪の毛に付いた結晶が綺麗な場合は、
　2mmぐらいまでの小さい内に取り出し、一瞬、髪の毛を水に漬けたら、乾かない内に即、２の液に入れる。
　　③の状態も、結晶が2mmぐらいまでになったら取り出し、
　綺麗な結晶以外は、水道で溶かし落とし、一個にする。
　最後に一瞬髪の毛を水に漬け、乾かないうちに素早く２の液に入れる。
　　２の液は必ず常温まで冷めていること。 熱いと髪の小さな結晶は溶けてなくなる。

　　※　髪の毛に結晶を付ける作業は重要！
　　　Point：　一瞬水に漬けてから２の液に入れる理由は、一つの結晶以外の細かい微粒子を溶かすため。
　　　　　　　微粒子が付いていると、２の液に入れた後、それも成長して、結晶と重なり、綺麗な形にはなりません。
　　　　　　　　形が綺麗な結晶を選ばないと、後々の成長時にも影響する。
　　　　　　　この液で2mm以上に成長させると、形や透明度が低下してしまうので、小さい内に取り出す。
　　　　　　　小さいので、虫眼鏡などで確認して、特に、本当に一個の結晶かどうかは念入りに確かめる。
　　　　　　　もしも複数個の結晶の塊だった場合、成長させてから気付き、がっかりも大きい。
　　　　　　　　気に入った結晶が髪の毛に付かない場合は、何度も髪の毛を水道で洗っては、やり直す。
　　　　　　　経験では、結晶の尖った部分が真上を向いていて、透明で、
　　　　　　　成長時は、コップの真ん中より下の位置にするのがよいと思う。（これは、まだまだ試行錯誤中）

　　　　　　　　
　　２の液に移した写真　　　　　　　　　結晶拡大写真（成長中） 上向きモヤあり。　　　髪に結晶を付けた液のその後

２の液に、結晶が一個だけついた髪の毛を入れたら、サランラップをして、
直射日光が当たらず、昼夜の温度差が少ない場所に、そっと持って行く。
置いておくと、次の日には、2mmから5mm-10mmに大きくなる。

よく観察すると、結晶から上向きにモヤが上っているのが分かる。
これが見える時は、成長中である。
まるで、液からエネルギーを得ているようだ。

髪に結晶を付けた濃い液は、コップの下に落ちた結晶から、激しく上向きにモヤを上げている。
あっという間に結晶の体積が大きくなる（右上）


　（成長の様子）　　　入れて直後　　→　　　　　　6時間後　　　　　　　　　　→　　　　　24時間後

結晶の上にモヤが確認できず、成長が止まったら、取り出して完成もよし、
もっと大きくしたい場合は、もう一つ、２の液を用意しておいて、
そこにさっと漬け替える。 継続して成長する。
　　※ 漬け替えは髪の毛や結晶が乾かない内にすばやく。（微結晶が付かないように）
　　※ 漬け替え時の２の液も、必ず常温まで冷めていること。
　　（ 漬け替えをすることで、結晶の形や透明度が低下する可能性が高いので、
　　　小さくても綺麗な結晶がいい場合は、お好みで、完成もよし ）

漬け替えを繰り返すことで、どんどん大きくなる。
お好みの状態で取り出し完成！！

髪の毛を結晶から抜いて、水分をよくふき取り、密閉容器に入れて保管。
　　※ 湿気、高温、日光に弱い。 濁るので、綺麗にできた結晶は、手で直接触らないほうが無難。

　　

　　　Point：　髪の毛を使用した理由は、ごく細く、完成後に吊るした痕跡を残さないため。
　　　　　　　　成長中に温度が上ると、今度は溶けに転じることがあるので注意。
　　　　　　　　取り出す時は、溶けがない方が鋭角と輝きが鋭くベスト。
　　　　　　　　同じ液に3日以上漬けていると、昼夜の温度変化で、成長と溶けを繰り返し、面,辺,角の鋭さが低下。
　　　　　　　　成長中の終わりかけぐらいに取り出すと、よく輝いた鋭い結晶となる。

■　残った液

　結晶作りに失敗しても、何度も液の再利用可能。
　　　
　左（髪に結晶を付けた液）　中央（結晶成長中の２の液）　右（２の液の予備―漬け替え用）　　　　↑　ろ過

左の上澄み液も、飽和水溶液なので、右の液が減った時に、足して、２の液を作れる。
左は、沈殿結晶も全てそのまま溶かし直せば、濃度の濃い液に。
濃くなりすぎたら水を足す。
中央、右、は再び加熱で、２の液になる。

　※ 何度も液を使用して汚れたり、埃が多くなったら、コーヒーフィルターで、液が熱い内に、ろ過。


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