スライムの化学

洗濯のりとホウ砂でスライム作りをやったことはあるでしょうか。
学校の理科の実験や、大学のオープンキャンパスなどでやっていますよね。

必要なものは洗濯糊とホウ砂、プラカップ（もしくは紙コップ）と割り箸があればOKです。着色する場合は、食用色素や水彩絵の具を用意してください（今回はインクジェットプリンターの詰め替え用インクを使いました）。
洗濯糊は100円ショップやドラッグストア、Amazon、楽天市場などで購入できます。

洗濯糊はポリビニルアルコール（以下、PVA）という水に溶ける高分子の水溶液です。

ポリビニルアルコールはこのようなシンプルな構造で、この構造式は[ ]内の構造がn個繰り返されているという意味です。洗濯糊に使われているのは、n=1500～2000程度ではないかと推測されます。

そしてホウ砂。これは薬局で購入出来ますが、Amazonや楽天市場でも購入可能です。ホウ砂はホウ酸とは違うので注意して下さい。ホウ砂は四ホウ酸ナトリウムという物質で、ホウ酸とは構造が異なります。

ホウ砂とホウ酸を混同しているのをたまに見かけますが、毒性や取り扱いなどが異なっているので、間違えないように注意してください（ホウ酸でもスライムをつくる事はできますが、ホウ砂を推奨します）。

四ホウ酸ナトリウムは水に溶かすと、B(OH)4-というホウ酸イオンが生成します。このホウ酸イオンがポリビニルアルコール水溶液（洗濯糊）をゲル化させます。

まず、4%のホウ砂水溶液を作ります。
ホウ砂1gを25mlのお湯（50℃くらい。ぬるま湯だと溶けません）に入れてかき混ぜます。ホウ砂を目や口に入れないように注意してください。
ホウ砂が水に溶ける反応は吸熱反応のため、ぬるま湯がベストです。少し溶け残ることがありますが、そのまま使っても問題ありません。

次に、洗濯糊を20ml、水を30mlプラカップに取り、均一になるまで混ぜて下さい（洗濯糊 : 水=2 : 3）。
色を付けるときはこのタイミングで入れます。
今回はライトシアンのインクを一滴入れました。

洗濯糊にホウ砂水溶液を少しずつ入れながら、よく練り混ぜます。
一気に粘性が上がってゲル化します。

作ったホウ砂水溶液を半分くらい加えると、やや固めのゲルになります。ホウ砂水溶液の添加量は好みで調整してください。もっと大量に作りたいときは、洗濯糊や水の量を2倍、10倍にするだけでOKです。手で混ぜるときは必ずビニル手袋やゴム手袋を着用して下さい。

出来上がったスライムは素手で触っても問題ありませんが、後で必ず手を洗って下さい。

今回の処方で作ったスライムは気泡がなかなか抜けません（添加したホウ砂水溶液の量によって変わります）。
そのため、作ったスライムに水を20～30ml加えて混ぜます。

すると、流動性が増してよく伸びるようになり、気泡も一晩で抜けて綺麗になります。

洗濯糊とホウ砂を使ったスライムは、下図のように、ホウ酸イオンがポリビニルアルコールの分子鎖を水素結合で繋ぐことで出来ています。

ポリビニルアルコールの水酸基（OH）とホウ酸イオンの水酸基が橋架けされているんですね。

水素結合はあまり強い結合ではないため、この橋架けは自由に組み変わります。スライムが伸びる理由の一つです。

この架橋構造は、酸を加えることで崩れてしまいます。
試しに、クエン酸を少量（約0.2g）加えてまぜてみましょう（酢でも良いです）。

段々と粘性が下がり、シャバシャバの液体になりました。
これは、ホウ酸イオンがホウ酸になり、ポリビニルアルコールとホウ酸イオンに架かっていた橋が外れたためです。

ここで、重曹（炭酸水素ナトリウム）を約3g加えて混ぜます。

酸性水溶液に重曹を加えたため、二酸化炭素が発生して泡だらけになりました。
そのまま混ぜ続けると......

再びゲル化しました！

重曹（炭酸水素ナトリウム）で酸を中和したので、ホウ酸イオンによる架橋が復活したんですね。

ちなみに、水性夜光塗料を加えてゲル化させると、暗闇で光るスライムになります。

日光を30分ほどあてるとよく光ります。

夜光粉末を混ぜても良いですね。

作るときは周りの物や床を汚さないように、切り開いたポリ袋などを敷いて行って下さい。

服に付着すると取れなくなることもあるので、その点も気を付けて下さい。

加えるホウ砂水溶液や水の量で、スライムの硬さや伸び易さが変わります。

ぜひ自分好みのスライムを作ってみて下さい。