石鹸の泡立ちと
濃度の関係
物理学の基礎と概念
(担当教員 岡村秀樹)
自由研究 2013
グループ4
T.K., Y.T., W.K., N.K., M.N.
どうすれば、石
けんがたくさん泡立つのか。
石けんとは？
原料：油＋水酸化ナトリウム界面活性剤の一つ。
石けんの泡立ち
の行程
- 「表面張力の低下」
界面活性剤の性質の一つ。
水分子がまとまろうとする力が低下し、表面全体に水が広がり、水が浸透しやすくなる。
- 「乳化作用」
新油基が油の汚れに付着し、界面活性剤の分子に取り囲まれ、小滴となって水に混ざる。
汚れを包み込んだ構造を「ミセル」という。
ミセルができ始める濃度を臨界ミセル濃度という。
つまり、洗浄のためには臨界ミセル濃度以上の濃度が必要。
- 「可溶化作用」
- 「再付着再付着防止作用」
- 「起泡」
石っけんが泡立つのに影響する要因
仮定
①素材、成分
②温度
③使用頻度
④摩擦を加える物（手、ネット、スポンジなど）
⑤水の有無、性質
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①素材、成分
研
究方法：異なる素材や成分でできている石鹸を使って実験してみる
まず、他の要素は同じ下で、石鹸を泡立たせてみる
顕著に違いが出た場合
一番泡立った石鹸に含まれる成分を見てみる。
↓
何の成分が泡立つのに影響するのか？
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泡立ちの量に大きな違いはなかった
場合
↓
石鹸が泡立つのに素材や成分はあまり関係ない
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②温度
研
究方法：違う温度の下で石鹸を泡立たせてみる
常温
冷蔵庫で冷やす
ビニール袋に入れてお湯で煮てみる
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それぞれの表面温度を測って、温度以外の要因は同じ条件の下で石鹸を泡立たせてみる
③使用頻度
研究方法：使
用頻度の異なる同一の石鹸を比較
気温など、別の条件をそろえて石鹸を泡立たせてみる。
新品の固形石鹸
数回使用した石鹸
何度も使用し、小さくなった石鹸
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④摩擦の要因
研究方法：泡立て方を変えてみる。
成分、温度、使用頻度などの条件をそろえる。
また、摩擦時間も同一にする。
手
ボディタオル
ネット
スポンジ
ミキサー
etc
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⑤ 水の有無、性質
研究方法：他の要因は同じ条件の下
水が石けんの表面についている場合と、
乾燥した状態で泡立ててみる
また、水の性質を変えて実験してみる
先行研究・実験を行った背景
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石鹸がどのような条件で泡立
つかに疑問を持ち、温度・
刺激・水の性質などの条件
がある中で、今回は石鹸の
濃度と泡立ちに着目した。
石鹸について先行研究を調べ
た結果、起泡力はある一定
の濃度まで上昇し、そこか
らは下降することがわかっ
た。 |
目的
先行研究により、
- 泡だちが高いほど洗浄力が高いこと
- 濃度と起泡力は一定の数値（臨界ミセル濃度）までは比例し、上昇すること
が分かったが、具体的な数値は不明なため、
その一定の数値(臨界ミセル濃度)が何％なのかを考える。
仮説
水と石鹸の割合が１：１のとき、すなわ
ち、
濃度50％のときが最も泡立ちやすい。
↑
普段の生活から、
石鹸に対し水が多すぎるときや
逆に水が全くない状態では
泡立ちにくいことを感じていたため。
実験方法
Ａ．実験器具
液体石鹸（ミューズ）、ポンプ、ビーカー、電子計量機、
メスシリンダー的なもの、精製水、定規
※液体石鹸にはもともと水分が含まれているが、
微量なため、その分の水の濃度は無視する
Ｂ．実験手順
- 液体石鹸10ｇをボトルに入れる
- 濃度に合わせて水を入れる
- 10秒間振る
- ５回プッシュし、ビーカーの中に泡を入れる
- 泡の高さを定規で計る
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第一回実験結果
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石鹸濃度100％
20回プッシュ後
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石鹸濃度83％
20回プッシュ後
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石鹸濃度71％
5回プッシュ後
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第一回実験結果のグラフ
第ニ回実験結果のグラフ
第一回・二回を合わせた結果
考察
実験結果から石鹸の濃度が５５．５％の時、
泡の高さが一番高く、最も泡立ったといえる。
また、石鹸の濃度が100％のときには泡の高さが
最も低かったことから、石鹸の泡立ちには
水が必要不可欠ということがわかった。
一方で石鹸の濃度が50％より低くなると
徐々に泡立ちも悪くなっていくことが判明した。
結論
濃度50％に近いとき、泡が最も泡立
ちやすい
反省点
- 実験の仕方に統一性がなかった。
（ビーカーに出した泡を再びボトルに戻し、泡をリサイクルするやり方と毎回ビーカーもボトルもすべて捨てるやり方）
- 実験を２週に渡って行い、ミューズを完全密封しなかったため、ミューズが変質した恐れあり。
- 泡が均等にビーカーに入らなかった(空洞が所々にあった)ために、泡の高さはあくまでも目安
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