夏休みの課題で一番大変なのは自由研究だと思います。
子供も親も頭を悩ませストレスになりますよね。
今回、我が家の中学生の子供の理科の自由研究、どんなことをやったのか
ご紹介します。
自由研究が人と被りたくない、1日で終わらせたい人は良かったら
参考にしてみてください♪
1日で完成！人と被らない中学生の自由研究
一日で完了する自由研究でおすすめなのは簡単な実験です。
観察系の自由研究では人と被りやすいですし、
そもそも1日で終わらない場合もあります。
今回、我が家が取り組んだ自由研究は
鉄製品に銅メッキ加工をしてみるという実験です。
フリスク缶の塗装をはいで、銅メッキで仕上げるという
面白いことをされている方がいらっしゃいますが、
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私も古いアメ車に乗っておりますので、パーツのサビ防止のために
たまにメッキ加工はやるんですよ。
なので、これを中学生の自由研究でやらせてみようかと。
銅メッキは一見非常に難しそうに感じるのですが、材料も簡単に手に入りますし、費用も安く済みますし、実験自体1時間くらいで完了します。
実験結果をまとめる時間も含めると自由研究を1日で終わらせることができるのではないでしょうか。
銅メッキは難しそうに感じるので人が手を出しにくいジャンルかと思いますが中学校の理科で学習する電気分解の応用になります。
人と被らない自由研究：銅メッキ加工をしてみよう
銅メッキ加工に必要な準備物
メッキ加工に必要な物はこちら
- 塩酸濃度が約10%近くある酸性の洗剤
- 乾電池
- 銅線
- プラスチックかガラスの容器
- 割りばし
- ワニクリップ（なくてもＯＫ）
- 金属磨き
- 使い捨てゴム手袋
- 重曹
詳しく説明しますね。
・塩酸濃度が約10%近くある酸性の洗剤
100円ショップにあるナイスという商品を使いましたが、
サンポールでも構いません。
・乾電池
今回は単三乾電池を1本使いました。
仕上がりが良いのは、1.5Vなので単三乾電池がおすすめ
・銅線
家にあった銅線を利用しましたが、100円ショップでも手に入ります。
・プラスチックかガラスの容器
メッキ仕上げをしたい製品のサイズによって、必要な容器サイズは変わりますが、
今回はダイソーの虫かごを利用しました。
・割りばし
配線をメッキ液の上にぶら下げるための棒が必要です。
割りばしでＯＫ
・ワニクリップ（あれば）
ワニクリップとはこんなもの。
別になくても大丈夫です。100均の目玉クリップを使ってもいいですし、
クリップを使わずに直接つなげてやっても大丈夫です。
今回はコスト削減で配線をグルグル巻きにしてセロハンテープでとめました。
・金属磨き
ピカールなど金属を磨くもの
・使い捨てゴム手袋
酸性の高い液を利用しますので、直接肌にふれないようにゴム手袋をして
実験します。
・重曹
メッキ液を捨てる時に中和させるのにつかいます。アルカリ性のものならOK
100円ショップにあります。
銅メッキ加工の方法
今回はダイソーの目玉クリップを銅メッキ加工していきます。
サイズはそんなに大きくありませんので、取り組みやすい製品かと。
ゼムクリップとかでも可愛くなりそうです。
メッキ液を作ります
まず、メッキ液を作ります。
今回はダイソーで売っていたナイスを使いました。こちらは塩酸9.5%の洗剤。
このナイスを5倍に希釈します。
ナイス：水＝１：４ します。
今回虫かごは1リットル容量なので、ナイスを200ml、水を800ml用意しました。
小さな部品であれば、少量のメッキ液で問題ありません。
メッキしたい製品を準備する
メッキをかけたいモノに油分が残っていたらいけません。
指の油がついていたら、その部分のメッキが剥がれやすくなりますので、中性洗剤やパーツクリーナーで洗い、洗浄後は直接、素手で触らないようにします。
部品は、水に濡れているままでも大丈夫です。
電気に接続して銅メッキスタート
マイナス極に、メッキをしたいモノ（今回は目玉クリップ）を挟み、メッキ液に完全に漬けます。
これも今回はコスト削減でマイナス極側の配線を直接目玉クリップで挟みました。
ただワニクリップもメッキされるだけです。
プラス極には、メッキ液に溶かす銅のみを挟みます
これも今回はコスト削減で家にあった銅線を皮むきしてグルグル巻きにしました。
グルグル巻きにすることで溶け出す銅の面積を増やしてみました。
また、ワニクリップは使用せず、直接プラス極の配線を直結しています。
そうしないと、別の材料（ワニ口クリップの素材）がメッキされてしまいます。
通電が始まると、マイナス側の金属から泡が出てきます。
クリップがどんどん茶色くなっていきますので、
全体が変色したら取り出してください。
今回は約30分でここまでメッキされました。
メッキが終わった状態を見ると、曇って汚れているように見えますが、
磨けばピカピカになります。
メッキする前とメッキした直後、磨いたものを比較してみました。
銅メッキして磨くと目玉クリップもおしゃれに見えますね。
銅メッキで残ったメッキ液の捨て方
残ったメッキ液ですが、銅が溶けだしているのでそのまま捨てるのはよろしくありません。
酸性の塩酸を中和するには、アルカリ性のものを混ぜる必要があります。
重曹などで中和させます。
中和しているので、安全かとは思いますし、少量であれば、業者に依頼するほどでもないかなと思います。
セメントに混ぜて、固めてから捨てるという案を書いている方もいらっしゃいましたが、
お住いの地域の捨て方を問い合わせされるのもいいかもです。
原理の説明
どのような原理かといいますと、
酸性の液体に、銅が溶けて銅イオンになりメッキ液の中に溶け出します。
電気を流すと、マイナス極に部品表面にマイナス電子が並びます。
メッキ液に溶解している銅イオンがマイナス電子に向かって移動していきます。
銅イオンが部品表面で電子と結合してメタル化します。
この繰り返しにより、メッキ皮膜が形成されます。
実験過程となぜそのような現象が起こるのかをまとめえ
レポートにしてみたらいかがでしょうか。
中学生の自由研究まとめ
中学生の理科の自由研究で銅メッキ加工の実験をやってみました。
中学校の理科で習う電気分解の応用実験になります。
1日で実験は完了しますし、メッキ加工ときくと難しそうに感じますので
取り組むハードルが高く、人と被りにくい自由研究になるのではないでしょうか。