透明(とうめい)な水で作った氷が、なぜ白い？

家や学校、公園などどこにいても、不思議なことがいっぱい！

「なぜ？」「どうして？」が科学でわかると、いろいろなことを観察するのが楽しくなるよ。

今回は、「氷の不思議」をのぞいてみよう！

氷って何色？

みんなは「氷って何色？」って聞かれたら、何て答える？
白？透明（とうめい）？

氷の色は、できた場所によって違うことがあるんだよ。

たとえば…
池の水が凍（こお）った氷は　→　色がなくて、透明なことがある
家の冷とう庫で作った氷は　→　真ん中が白くなっていることが多い

どうして色が違うんだろう？　そのひみつにせまってみるよ！

白いもの＝空気＋塩素（えんそ）

家の冷とう庫で作った氷は、白いよね。
じゃあ、その「白いもの」って何だろう？

実は、白いもの＝水の中に溶けている「空気」＋「塩素」など、なんだ。

氷を作る時に使う水道水には、自然界の水より「空気」や「塩素」がたくさん溶けているんだよ。

そのわけは…
水道管の中の水は、水道管にギュ〜っと押される力のせいで、無理やり「空気」がたくさん押し込まれているからなんだ！

「塩素」っていうのは、水をキレイにするために入っている「消毒液」みたいなものだよ。
学校のプールは、ちょっと不思議な匂いがしない？その正体が、この「塩素」なんだ！

「氷のバリア」が、空気や塩素を真ん中に閉じ込める

なぜ白いのは真ん中なの？

でも家の氷をよ〜く見てみて。

白いのは真ん中の部分ということがわかるね。
どうして、外側は白くないんだろう？

それは「外側の水から、先に凍っていって、空気や塩素が真ん中に集まるから」なんだ。

少しむずかしいかな？
ひとつずつ説明するね。

コップに水を入れて、それを冷とう庫に入れたとしよう。
冷とう庫に入れた水は、冷たい場所に近いところ＝「コップの外側」から凍っていくよ。

外側から凍っていくと、空気や塩素は「真ん中の、まだ凍っていない水のところ」に動いていくんだ。
これは「空気や塩素が、氷よりも水に溶け込みやすい」からだよ。

さらに、この真ん中の部分は、後から凍っていくんだ。
「『余計なもの』が溶け込んだ水は、キレイな水よりも凍りにくい」っていうせいしつがあるからね。

まるで、氷のバリアで空気と塩素を閉じ込めているみたいだよね！

なぜ白いの？

じゃあ、空気や塩素は、なぜ白く見えるんだろう？
それは、空気や塩素に光が当たって、色々な方向にはね返るからだよ。

そのはね返った光を私たちが見ると、白く感じるんだ。

「キレイ」「ゆっくり」「すてる」で、氷は透明になる！？

「氷が白くなる理由」がわかれば、透明な氷を家で作れるよ。
透明な氷を作って、おうちの人をびっくりさせちゃおう！

大体この3つの工夫をすれば、できるはず！

• 空気や塩素が少ない水を使う
• ゆっくり凍らせる
• まだ凍っていない、水の部分はすててしまう

空気や塩素が少ない水を使う

まずは、「空気や塩素が少ない水」を準備しよう！
白いもの＝「空気」＋「塩素」だから、これがなければ、白くならないはず。

今回は「水道水」を使うことにするよ！

「え？水道水は、使っちゃダメなんじゃないの？
空気や塩素が溶けているから、凍らせると白くなっちゃうんじゃないの？」
と思ったかもしれないね。

その通り！
水道水をそのまま使うと白くなっちゃうよね。

でも、水道水をそのまま使うんじゃなくて、ふっとうさせれば、空気も塩素もにげていくんだ。
空気や塩素は、熱い水に溶けているのが苦手だからね。

ちなみに、レストランでは透明な氷が出てくることがあるよ。

レストランで氷を作る時は「ミネラルウォーター」を使うことが多いんだ。

ミネラルウォーターは山の水を安全に管理した水で、消毒するための塩素は入っていないし、水道管の中でギュ〜っと押されているわけでもないから、空気が少ないよね。

だから、レストランの氷は透明なことが多いんだよ。

ゆっくり凍らせる

次に、念のため、「氷のバリア」ができないような工夫もするよ。
それは、ゆっくり凍らせること！

ゆっくりだったら、一気に外側が凍るんじゃなくて、少しずつ凍っていくよね。
ゆっくり凍らせているその間に、少しでも残っている空気や塩素は、外ににげることができるんだ。

そもそもなんだけど、「水道管の外に出てきた水道水」の中の空気は、
「解放された！早く外に出たい！」と思っているよ。

だって、やっとギュ〜っと押されなくなったから！

つまり、長い時間水のままでいてくれれば　→　空気も塩素もドンドン外ににげていくんだ。

ちなみに、レストランの冷とう庫なら、これが簡単にできるよ。
家の冷とう庫より、温度がずっと高いからね。つまり、水をゆっくり冷やすことができるんだ。

「だったら、家の冷とう庫だと、透明な氷はできないんじゃ？
温度が低すぎて、すぐに外側に『氷のバリア』ができちゃうから…
真ん中に空気や塩素が残って、白く見えちゃうんじゃないの？」
と思うよね。

その通り！
でも、そんな家の冷とう庫でも、レストランのように「ゆっくり凍らせる」ことができる裏ワザがあるから教えるね。

この右側のコップのように、タオルを巻いて冷とう庫に入れれば、ゆっくり凍らせることができるよ。
どうしてだと思う？

それは…
◆コップに、冷とう庫の冷たさが、伝わりにくくなるから
◆コップの中の水の温かさが、長い時間たもたれるから
だよ！

まだ凍っていない、水の部分はすててしまう

さらに、「少し凍ったら、まだ水の部分はすてる」と、透明な氷になりやすいよ。

どうしてだろう？
それは、「まだ水のままになっている部分に、空気や塩素が溶けている」からなんだ。

「空気や塩素は、氷よりも、水の方に溶けやすい」っていう話をしたよね。
つまり、少し氷ができはじめると　→　空気や塩素は、水の方に動いていくんだ。

だから、この水の部分は、凍る前にすてちゃえば透明な氷の完成度がアップするよ。
そうやって実験した結果が、この氷だよ！

ちがいがわかるかな？

ちがいがわかるように、うしろのかべを黒くしてみたよ。

上から見るとよくわかるね！

左側のコップは
◆普通の水道水
◆コップに水を入れて→　そのまま冷とう庫に入れた
◆少し凍った後　→　まだ水の部分もすてず、全部凍らせた
もの。

右側のコップは
◆ふっとうさせた水道水
◆コップに水を入れて→　タオルを巻いて冷とう庫に入れた
◆少し凍った後　→　まだ水の部分はすてた
ものだよ。

いろいろためしてみよう

「空気や塩素は氷よりも水に溶け込みやすい」ってことがわかったよね！

今回は水をふっとうさせたけど…そのままの水道水を使ったら、どうなるだろう？

ゆっくり凍らせて　→　まだ凍っていない水の部分を捨てれば　→　透明になるのかな？

ふっとうさせた水を使っても、はやく凍らせたら　→　白くなっちゃうのかな？

材料や方法を少し変えると、実験の結果が違うかもしれないよね。
ぜひ、いろいろ試してみてね！

山﨑実香

科学講師、サイエンスライター。東京大学 大学院 農学生命科学研究科 修士課程修了。
修了後、大手学習塾の運営する科学実験教室の室長を勤める。
退任後は、小学生向けオンラインスクールの科学実験講師／中学校の出張授業サイエンスコミュニケーション講師／理系情報サイトのサイエンスライターなど、様々な教育系、自然科学系の業務に従事。
学習塾指導者認定（理科）、幼児STEAMインストラクターなどの資格を保持。
HPはこちら　https://mikayamazaki.crayonsite.com/

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