ろ過の実験図には、ビーカー、ガラス棒、ろうと、ろ紙が描かれています。
名前を答えるだけなら、覚えればできます。でも、「ガラス棒は何のためですか」と聞かれたら、どう説明するでしょうか。
かき混ぜるためでしょうか。
ろ過の図で液を注ぐときは、ガラス棒を伝わせて、液を静かにろ紙へ導きます。同じ道具でも、使う場面によって役割が違います。
ガラス棒は、液を導く道になる
ビーカーから勢いよく液を注ぐと、はねたり、ろ紙に強く当たったりします。
ガラス棒に沿わせると、液の流れる道を定めて、静かに注げます。
図を見るときは、ビーカーの注ぎ口から、ガラス棒、ろ紙へと、液が進む順番を指でたどってみてください。
ガラス棒が描かれているから「かき混ぜる」と決めるのではなく、先がどこにあり、何をしている最中なのかを読みます。
ろ紙の三重の側に、そっと当てる
丸いろ紙を四つ折りにして、一枚の側と三枚の側に分かれるように開くと、円すいの形になります。
ガラス棒の先は、ろ紙が三重になっている側にそっと当てます。一枚の側よりも丈夫な側を使い、ろ紙を破らないようにするためです。
ただし、三重なら強く押してよい、ということではありません。
「三重」という言葉だけでなく、何を守るための操作かまでつなげてください。
たくさん注げば、早く終わる？
ろ紙の上に液がたまると、つい、もっと注ぎたくなるかもしれません。
でも、液面がろ紙の縁より高くなるまで入れてはいけません。ろ紙を通らずに、外側へ回り込む液が出てしまうからです。
砂を含む液なら、取り除きたい砂も一緒に下へ流れ込むおそれがあります。
「ろうとの中に入った」と「ろ紙を通った」は同じではありません。ろうとの縁ではなく、ろ紙の縁を見てください。
ろうとの足も、液の通り道につながっている
ろうとの足の先は、受けるビーカーの内側の壁に付けます。ろ液が壁を伝って流れ、はねにくくするためです。
上ではガラス棒を伝わせ、下ではビーカーの壁を伝わせる。
図の中の接している場所には、意味があります。器具の名前を覚えたら、どことどこが接しているかも確かめましょう。参考：長野県教育センターの実験資料
最後に、一問だけ
「ろうとの縁より下までしか液を入れていないので、ろ紙の縁を越えていても問題ない」
この説明は正しいでしょうか。
正しくありません。液面は、ろ紙の縁より下に保ちます。液をろ紙に通すことが、ろ過の目的だからです。
実験図を読むときは、道具を一つずつ眺めるだけでなく、液がどこを通るかを追ってください。操作の理由が、一本の道としてつながります。
編集補足：器具の名前より、液が通った道を追う
以下は、ろ過の図と操作の理由を読み取るための編集補足・自作例題です。学校で先生の指示に従って行う、ろ紙とろうとを使った基本操作を考えます。装置の形を丸ごと覚えるより、上から下へ液がどこを通るかを順に確かめると、間違った操作の理由が見えます。
ビーカーから出た液は、ガラス棒に沿ってろ紙へ導かれます。次にろ紙を通り抜けた液がろうとの足へ進み、受けるビーカーの壁を伝って集まります。この道のどこかで液が飛び散れば、試料の一部が失われます。ろ紙の縁を越えれば、取り除くはずの固体がろ紙を通らず下へ流れるおそれがあります。
ここでガラス棒は、固体を細かく砕くための道具ではありません。ろ紙に詰まったものを押し込むためでもありません。図で先が接している場所を見て、液を穏やかに導くという役割から説明します。「棒だから混ぜる」という連想だけでは、その場面での仕事を取り違えます。
例題1：ろ紙は破れていないのに、砂が下へ入った
砂と水を分ける実験で、ろ紙が破れていないことを確かめました。しかし、注いでいる間に液面がろ紙の上端を越え、その後、受けるビーカーにも砂が見つかりました。「ろ紙が破れていないので、ろ過の操作に問題はない」と言ってよいですか。
言えません。 液面がろ紙の上端を越えると、液がろ紙の外側へ回り込みます。その液に含まれた砂も、ろ紙を通らないまま下へ進む可能性があります。ろ紙に穴がないことだけでは、すべての液がろ紙を通ったと保証できません。
図に矢印を二本描くと分かりやすくなります。一方はろ紙を通り抜ける道、もう一方は縁を越えて回り込む道です。問題の操作では後者ができています。ろうとの縁より下でも、ろ紙の縁より上なら適切な液面ではありません。注ぐ量は、ろ紙を通って下へ流れる様子を見ながら調節します。
ただし、受ける液に砂があった原因を、いつでも縁越えだけと決めつけるのは避けます。問題では液面が縁を越えた記録があるので、その経路を指摘できます。別の実験なら、ろ紙の破れ、器具に残っていた固体など、記録に応じて確認する点が変わります。
例題2：砂は残るのに、食塩が通るのはなぜ？
砂を含む食塩水を、破れていないろ紙へ正しい操作で注ぎました。砂の粒はろ紙で取り除ける大きさで、食塩は完全に溶けています。ろ紙の上に残るものと、下に集まる液に含まれるものを答えてください。水の蒸発やこぼれはないものとします。
ろ紙の上には砂が残り、下には食塩を含む水溶液が集まります。 食塩は水に溶けているため、基本的なろ過では水と一緒に通ります。ろ液が透明でも、食塩が除かれて純粋な水になったとは言えません。「見える粒がなくなった」と「溶けた物質までなくなった」を区別します。
ろ紙の上の砂にも食塩水が付着していることがあります。したがって、回収したぬれた砂をそのまま量った値を、最初の砂だけの質量と決めてはいけません。また、食塩を取り出したいなら、ろ過とは別に水と食塩を分ける操作を考える必要があります。何を取り除き、何を回収する目的なのかが、操作選びの基準です。
ガラス棒とろうとの足は、別の位置で同じ役割を持つ
注ぐ側ではガラス棒を伝わせ、受ける側ではビーカーの壁を伝わせます。どちらも、液が自由に落ちてはねるのを抑えるための工夫です。しかし、接触させる場所は同じではありません。ガラス棒の先はろ紙の丈夫な三重側、ろうとの足は受けるビーカーの内壁です。
「壁に付ける」とだけ覚えると、どの器具のどの部分かが抜けます。図の説明では、主語と相手を省略せず、「ろうとの足の先を、受けるビーカーの内壁に付ける」と言葉にします。短い記述でも、どこを直すかが一つに決まる表現を選びましょう。
ろ過が遅いときにも、通り道を変えない
ろ紙の上に固体がたまると、液が通る速さが遅くなることがあります。早く終えようとして棒でろ紙を押したり、液面を縁より上まで増やしたりすると、本来の分離ができなくなるおそれがあります。必要な対応は先生に確認し、目的を壊す操作で時間を縮めないようにします。
実験の答えを読むときも、「たくさん液が下へ出た」だけで成功とは判断しません。取り除きたい固体が分かれたか、試料が失われていないか、液がろ紙を通ったかを確かめます。速さだけでなく、何を分ける操作だったのかまで戻ることが大切です。