活動の記録

自然科学部

【自然科学部】天然物化学実習 in 日本薬科大学

 専門性の高い実習を通して、専門分野への興味・関心を高める。

 薬として使われている天然物(オウバク)に含まれる有効成分(ベルベリン)の抽出と核磁気共鳴スペクトル解析装置(NMR)による構造分析の体験実習を行う。

 

①天然物そのもの医薬品としての利用、薬学への招待、天然物と化学の融合

 天然素材から取り出した医薬品として、エヴァーメクチンを抽出し、イヴェルメクチンへ化学的に構造変化させ、現在もマラリアの薬としてアフリカで活用されている事例などを説明いただいた。

 さらに今回扱うオウバクの性質や薬用利用、分子構造など詳細に解説いただいた。

 

 また薬学部では数学、英語、物理、化学、生物をバランスよく学ぶ必要があること、様々な視点から薬の作用を検討しミクロとマクロを使い分けること、医薬品リードとしての天然物の重要性について学習した。

 

②ベルベリンの抽出、濃縮、結晶化、単離、定性確認

  オウバクからジムロートを用いたメタノール加熱還流を行い、80℃に保ち2時間かけてベルベリン抽出した。そしてロータリエバポレーターを用いて濃縮し、黄色の粗結晶を析出させ、吸引ろ過で取り出した。

③ベルベリンの構造分析

  化学における分子の構造決定について、昔の分析方法と比較しながら、現在用いられる質量分析法(MS)、核磁気共鳴分光法(NMR)を紹介いただき、生成した塩化ベルベリンを用いて構造決定の手順を体験した。

 

まとめ

 天然物から化学を用いて有機化合物を取り出し、その利用方法を理解し、実験技術を習得できた。自然現象から科学技術への応用について学ぶことが出来た。何より生徒が真剣に学ぶ姿が印象的でした

 

 

 

 

【自然科学部】マスクはどのくらい違うのか?電子顕微鏡観察!

自然科学部1年生が、「マスクは素材によってどのくらい違うのか?」を調べました。

 

今年も日立ハイテクの電子顕微鏡「日立卓上顕微鏡TM4000」をお貸しいただきました。

この電子顕微鏡は、低真空下で反射電子・二次電子を観察することで、絶縁物や含水・含油試料まで前処理なしでそのまま詳細に観察できます。

 

新型コロナウイルス感染症によって様々な種類のマスクが世の中に出回っている。

どのマスクが一番防ぐことができるのだろうか。

 

ポリウレタンマスク(×50倍)

0.1mmほどの穴がたくさん空いている。

 

ナイロンマスク(×50倍)

繊維が複雑に絡み、隙間は見られない。

 

ガーゼマスク(×50倍)

0.3~0.4mmほどの正方形の隙間が見られる。

 

不織布マスク(×50倍)

 

 繊維が複雑に絡み、隙間は見られない。

 

結論

ポリウレタンマスクは隙間が大きく、ウイルスを防ぐ能力は不織布マスクやナイロンマスクより劣るが、呼吸はしやすく運動向けと思われる。ガーゼマスクは隙間が大きく一番効果が薄い。

ナイロンマスクと不織布マスクは同様に隙間がなく、きめ細やかである。しかし、ナイロンマスクは2層構造であるのに対して、不織布マスクは3層構造となっていたため、不織布マスクが一番ウイルスを防ぐことができると考えた。

 

【自然科学部】秩父サイエンスアカデミー

12月25日(土)に秩父看護専門学校にて、『秩父サイエンスアカデミー』に参加してきました。

秩父サイエンスアカデミーは秩父の森や自然の魅力を学術的な面から理解していくことを目指しています。自然や環境をテーマとして研究者、大学生、高校生、中学生による研究成果の発表と意見交換を通して理解を深めます。

 

下記2テーマについて生徒が発表してきました。

 

戦国・江戸時代に学ぶ「古土法」による硝石作り
~硝石製造法の歴史的意義について考える~

島﨑虹朱、根岸奈瑞菜、佐野心咲

幕末の秩父地方における硝石作りについて、その歴史的科学技術遺産としての価値に注目し、地域の歴史を大切にしたいという気持ちがよく伝わってきました!!

 

人工光合成とは
~酸化チタン(Ⅳ)を用いた二酸化炭素の還元~

大坂隼、中澤大翔、山本快斗、島﨑虹朱

酸化チタンに紫外線を照射すると、二酸化炭素がどのように還元されるのか、具体的な数値もあり、非常にわかりやすくよく考えられた発表でした!!

 

どちらのテーマも生徒が堂々と発表している姿が印象的でした。

生徒が挙手して質問する様子もあり、研究者の方々とディスカッションする様子も見られ、非常に充実していました。

みんなよく頑張りました!

【自然科学部】日本学生科学賞『日本科学未来館賞』受賞!

第72回埼玉県科学教育振興展覧会において、

化学分野の『硫化亜鉛ナノ粒子の発光特性』の研究が最優秀賞となり、埼玉県の代表として日本学生科学賞にノミネートされました。


第65回日本学生科学賞において、12月19日にオンラインで中央最終審査が行われました。

生徒はオンライン審査の中で、大学教授の質問に対して精一杯自分たちの研究を伝えようと全力を尽くしました。


その結果、12月24日の結果発表・表彰式において、日本科学未来館賞を受賞いたしました。

これは物理・化学・生物・地学・生物・応用数学・情報の研究分野における全国の高校生約7万点の応募から、全国ベスト8に値します。

彼らの努力が、受賞という形で報われ、大変嬉しく思っています。よく頑張りました!!

 

【自然科学部】サイエンスフェア

令和3年10月18日(月)~11月19日(金)にサイエンスフェア、動画配信を行いました。

サイエンスフェアは埼玉県内公立高校の生徒が日々の研究や学習の成果を発表し、研究者の方々から指導助言を受け、今後の研究を発展させていくことを目的としています。

 

自然科学部からは、2年生2テーマ、1年生3テーマです。

どうぞご覧ください。

(アドレスをクリックしていただくと、Youtubeで発表動画をご覧いただけます)

 

硫化亜鉛ナノ粒子の発光特性 渡辺悠里、木村公祐、佐野心咲、樋口稜岳

https://youtu.be/Hpbv5LaBtAE

 

酸化チタン(Ⅳ)を用いた二酸化炭素還元装置の定量化 大坂隼、島﨑虹朱、中澤大翔、山本快斗

https://youtu.be/UH_4qYot9S0

 

分光器を用いた炎色反応(単色、混色)の観察 中村央太郎、新山聖太、富岡怜央

https://youtu.be/_PXAgKLg2as

 

銀鏡反応において銀を析出するための最適な還元剤の検討 小川玲奈

https://youtu.be/_qrbE_7rzRs

 

振動反応におけるパターン出現の報告 吉澤慶

https://youtu.be/74BF2p-_91Y

 

 

自分の研究結果を丁寧に、一生懸命説明する姿勢がすばらしい。

みんながんばれ!

 

【自然科学部】科学振興展覧会

10月22日(金)に行われた科学展(日本学生科学賞および全国高等学校総合文化祭埼玉県代表作品選考会)の審査が行われました。

 

生徒が1年間努力してきた研究を競いました。

審査が行われるため発表順番が決まってしましたが、生徒みんなが毎日研究に取り組み、頑張ってきたことが何より大切だと考えています。

 

最 優 秀 賞 化学

硫化亜鉛ナノ粒子の発光特性

埼玉県代表として、日本学生科学賞へ出場予定

 → 日本科学未来館賞を受賞!

 渡辺悠里、木村公祐、佐野心咲、樋口稜岳

 

優 秀 賞 植物

Hemerocallis属における生息地の違いと種分化に関する系統解析

埼玉県代表として、全国総合文化祭へ出場予定

 八木橋歩光、須藤一琴、北村慎之助

 

優 秀 賞 化学

酸化チタン(Ⅳ)を用いた二酸化炭素還元装置の定量化

 大坂隼、島﨑虹朱、中澤大翔、山本快斗

 

優 秀 賞 植物

放線菌を用いた農薬作成

 関澤樹里、小川舞花、藤高小春、町田あかり

 

優 良 賞 化学

分光器を用いた炎色反応(単色、混色)の観察

 中村央太郎、新山聖太、富岡怜央

 

優 良 賞 化学

銀鏡反応において銀を析出するための最適な還元剤の検討

 小川玲奈

 

優 良 賞 化学

振動反応におけるパターン出現の報告

 吉澤慶

 

みんな本当によく頑張りました。おめでとう。

 

 

【自然科学部・チームアライグマ】天覧山で研修

先日、汗ばむほどの陽気の下、県内の複数校が集まって野外での研修を行いました。

飯能市の天覧山周辺でアライグマやクビアカツヤカミキリの痕跡調査方法を確認したり、

秋の昆虫等を採集・観察しました。

他校との貴重な交流の機会にもなりました。

被害拡大防止のため、今後も定期的に調査を行っていきます。

なお、チームアライグマの活動は中谷医工の助成金を受けて行っています。

【自然科学部】探究博覧会に参加!優秀賞・学校奨励賞を受賞しました!

 8月18日(水)「探究博覧会2021」がオンライン開催され、参加しました。

 

 博覧会は、「SSH事業の一環として、探究活動に関して分野を問わない全般的な情報交換の場を設置して、学生の様々な場面における探究的活動の質的向上を図ること」を目的とし、工学院大学の主催で行われました。


 当日は、全国の高等学校等の生徒が参加し、テーマ(①アートで感じる探究の世界(周期表)、②競って見いだす探究の世界(濃度測定))に関するZoom発表会を行いました。

 参加高校:東京都立多摩科学技術高校、宝仙学園高校、群馬県立前橋高校、

       宮城県立石巻高校、福島県立安積高校、埼玉県立熊谷西高校 etc

 

・アートで感じる探究の世界(周期表)に自然科学部1年生5名1チーム(小川・富岡・中村・新山・吉澤)で参加しました。

『元素の周期表は物質を化学的に眺める際に役立つ地図みたいなものでもあります。そこで、皆さんに、周期表に何か情報を盛り込んだものをつくって欲しいと考えています。どのような情報を載せるか、その情報についてどのようなことを感じて欲しいか、感じて欲しいことを強く感じてもらうためにデザイン上でどのような工夫をしたか、つくり上げた周期表とその周期表への思いを送ってください。』 

 下記が本校生徒の作品と、主旨です。

 「イオンになった時の電荷量と電子殻」に注目して作りました。上の数字が価数で、その列の元素がイオンになったときの価数を示しています。赤色の元素は陽イオン、青色の元素は陰イオンになります。紫色の元素が希ガス原子です。オレンジ色の元素は遷移金属で、一価又は二価の陽イオンになります。灰色の元素はイオンにならない、又は非常にイオンになりにくい元素です。黄色の元素はランタノイドとアクチノイドをまとめたもので、大体三価の陽イオンになります。イオンが複数ある元素は一番なりやすく、安定しやすいイオンで表記しています。この周期表のいいところは、その元素がイオンになった時「何価の何イオンになるか」が一目でわかるところです。

 他校の生徒や先生方に一生懸命説明しました。

 

・競って見いだす探究の世界(濃度測定)に自然科学部2年生8名2チームで参加しました。

『濃度不明の指定された銅(Ⅱ)イオン水溶液の濃度を求める実験に挑戦してもらいます。原理から始まり、操作と結果を経て、濃度を推定してもらいます。実験を計画して実行する際に、安全面でどのような配慮をしたのか、実験の精度を上げるのにどのような工夫をしたのか、実際に実験してみて気づいたことは何かなども報告してもらいます。』

 

①銅(Ⅱ)イオン水溶液の吸光度(吸収スペクトル)から、濃度を求めました。

 大坂、佐野、中澤、山本で発表しました。発表資料の一部抜粋、発表の様子です。

 銅(Ⅱ)イオンの吸収と水の吸収を対照実験からしっかりと分離していました。

②銅(Ⅱ)イオン水溶液に銅よりイオン化傾向の大きい金属(マグネシウム、アルミニウム、亜鉛、鉄)を入れ、金属樹を生成した量から、濃度を求めました。

 木村、島﨑、樋口、渡辺で発表しました。発表資料の一部抜粋、発表の様子です。

 金属樹の生成過程における水素の発生分や沈殿物を計算から除き、一生懸命濃度を求めました。

 様々な実験のアイデア、発表の工夫が見られ、生徒の探究する力が発揮されました。

そのおかげで、それぞれ賞をいただきました。

今後もオリジナリティを大切にして、積極的に成長していってほしいと願っています。

【自然科学部】化学実験集 第1弾 炎色反応!!

こんにちは!

自然科学部(化学班)1年生です。

これから化学実験を紹介していきます。

ぜひ、身近な化学を楽しんでください。

 

今回は、

【化学実験集 第一弾:炎色反応】です!

みなさんは炎色反応をご存知ですか?

花火が赤・青・黄・緑と様々な色できれいなのは、この炎色反応のおかげなのです!

金属塩を炎の中に入れると、その元素に特有な色を示します。

 

今回はそんな炎色反応を金属の種類で色が違うだけでなく、

二種類の金属塩を混ぜると炎色はどうなるのか?

さらに、 黒い炎 を作ってみました!

 

下記のリンクからYoutubeへ移動していただいて、私達の挑戦をご覧ください。どうぞ!!

https://youtu.be/5b9JrYgjymY

 

さあ、始まりました!まずは金属塩による炎色反応を1つ1つ観察していきます。

炎色反応の仕組みも解説しています。ちゃんと理解しましょうね。

まず1種類の金属塩で炎色反応を見てみます。

炎色が赤くなりました。含まれる元素は何でしょうか?

答えは、リチウム Li です。(書いてありますね 笑)

それでは、2種類の金属塩を混ぜると炎症反応はどうなるのでしょう?

( ↑ 動画を確認してみてくださいね)

 

さらに黒い炎はどうやって作るのでしょう?

ご覧いただき、ありがとうございました!実験は楽しいね。

次回をお楽しみに!

 

【自然科学部・チームアライグマ】オンラインミーティングを行いました

7㈮、今年度最初のミーティングをオンラインにて開催しました。

チームアライグマは県内の高校生を中心とした有志団体で、外来生物に関する調査を行っています。

チームの活動は中谷医工の助成金を受けて行っています。

近年は特に、アライグマとクビアカツヤカミキリについて生息痕の調査を定期的に行っています。

今回は、各校が新入部員を迎えた中、

今後の各学校の調査内容や発表に向けた準備、イベント開催について検討しました。

コロナ禍ではありますが、可能な範囲で生物の状況をモニタリングし続け、

発信し続けていきたいと考えています。

外来生物に関する情報をお持ちでしたら、ぜひチームアライグマまでご一報ください!