黒いペンは本当に黒だけでできているの？
黒いサインペンで紙に線を書くと、黒色にしか見えません。
でも実は、その黒色は青・赤・黄色など、いくつもの色が混ざってできていることがあります。
その秘密を調べられるのがペーパークロマトグラフィーという実験です。
ろ紙やキッチンペーパーを使って色を分けることができるので、自由研究にもぴったりです。
この記事では、ペーパークロマトグラフィーのやり方や仕組み、自由研究のまとめ方まで詳しく解説します。
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この実験で学べること
- インクの成分
- 色が混ざって見える仕組み
- クロマトグラフィーとは何か
- 観察・比較・考察の方法
対象年齢
- 小学校3年生以上（低学年は保護者と一緒に）
- 小学校高学年
- 中学生
難易度
★★☆☆☆
所要時間：約20～30分
用意するもの
- 水
- 定規
- 鉛筆
- コップ
- はさみ
- テープまたは割りばし
- 水性カラーペン（黒・青・緑・紫など）
- コーヒーフィルターまたはろ紙（キッチンペーパーでも可）
※油性ペンではうまく色が分かれないので、水性ペンを使用しましょう。
実験のやり方
① 紙を切る
ろ紙やコーヒーフィルターを、幅2～3cm、長さ15cmほどの細長い帯状に切ります。
② 線を引く
紙の下から約2cmの位置に、鉛筆で薄く線を引きます。
その線の中央に、水性ペンで直径5mmほどの丸を描きます。
※鉛筆を使うのは、水でにじまないためです。
③ 水を入れる
コップに水を5mm～1cmほど入れます。
④ 紙を入れる
紙の先端だけが水につくようにセットします。
インクの丸が水につからないように注意してください。
テープや割りばしを使うと固定しやすくなります。
⑤ 色の変化を観察する
数分待つと、水が紙を上へしみ込みます。
すると……
黒いインクが、
- 青
- 紫
- 赤
- 緑
など、いくつもの色に分かれることがあります。
色が十分に広がったら取り出し、乾燥させましょう。
なぜ色が分かれるの？
インクには、複数の色素が混ざっています。
水が紙を上へ進むとき、それぞれの色素は
- 水への溶けやすさ
- 紙への付きやすさ
が違うため、進む速さが変わります。
その結果、色ごとに分かれて見えるのです。
この方法をペーパークロマトグラフィーといいます。
クロマトグラフィーは本物の研究でも使われている！
ペーパークロマトグラフィーは、理科の実験だけではありません。
実際には、
- 薬の研究
- 環境調査
- 医療検査
- 食品の成分分析
- 科学捜査（鑑識）
など、さまざまな分野で応用されています。
身近な自由研究が、本物の科学につながっているのです。
実験をもっと面白くする方法
自由研究では、条件を変えて比較するとより充実した内容になります。
例えば、
- 黒・青・緑・紫を比べる
- メーカーの違うペンを比べる
- キッチンペーパーとろ紙を比べる
- 色が一番多く分かれるペンを調べる
- 水の代わりに消毒用エタノールで試す（保護者と一緒に）
どのペンが一番たくさんの色に分かれるかランキングにしても面白いでしょう。
実験結果のまとめ方（例）
| ペンの色 | 分かれた色 |
|---|---|
| 黒 | 青・紫・赤・黄色 |
| 緑 | 青・黄色 |
| 紫 | 赤・青 |
| 青 | 青のみ |
※結果はペンの種類やメーカーによって異なります。
考察の例
- ペンによって分かれる色の数が違った。
- 色素によって紙を進む速さが違うことが分かった。
- 黒いペンは1色ではなく、いくつもの色が混ざっていた。
- クロマトグラフィーは科学の研究にも使われていることを知った。
よくある質問
Q. 油性ペンでもできますか？
油性インクは水に溶けにくいため、今回の方法では色が分かれにくくなります。
水性ペンを使いましょう。
Q. ろ紙がありません。
コーヒーフィルターやキッチンペーパーでも実験できます。
ろ紙との違いを比較してみるのも自由研究におすすめです。
Q. インクが水についてしまいました。
インクが直接水につかると、色が流れてしまいます。
インクより下だけが水につくように調整してください。
実験するときの注意
- 水性ペンを使用しましょう。
- 実験中は紙を動かさないようにしましょう。
- 実験後は机や床についたインクをきれいに拭き取りましょう。
- 消毒用エタノールを使う場合は、必ず保護者と一緒に行い、火気の近くでは使用しないでください。
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まとめ
ペーパークロマトグラフィーは、水性ペンのインクを分けながら、色や科学の仕組みを楽しく学べる自由研究です。
ペンの種類やメーカーを比較することで、自分だけのオリジナル研究にも発展させることができます。
ぜひ今年の夏休みは、「黒色の秘密」を実験で確かめて、科学の面白さを体験してみてください。
