水の色

質問

水道水と超純水では、色が違って見えるでしょうか。

違って見えるとすると、人間の目では、何メートル位の厚み（深さ）があるとその差が見えてくる物でしょうか。

この質問は「物理」の方でした方が良いでしょうか？

回答No.11

ht1914 · ベストアンサー

「海の水は何故青い？」というテーマの卒論を見つけました。わかりやすいです。
可視から近赤外の吸収データが載っています。２０００ｎｍほどのピークまでです。７６０ｎｍからほぼ等間隔でピークが出てきています。長波長側にどんどん吸収が増えていきます。元の３７００ｃｍ－１（２７００ｎｍ）ほどにある伸縮振動に対応するピークは載っていないように思います。気体から液体になったとしても２７００ｎｍから２０００ｎｍまで動くことはないでしょうから。（？　あやしい！）

とにかく可視が吸収の谷底なんですね。赤外でも紫外でも吸収が増えていきます。

空が青いのは散乱です。その場合は透過光が赤くなります。海の水では透過光が青くなるということで赤い色の吸収だと説明しているサイトもありました。この時、散乱光も青いですからどの方向から見ても青いということになります。この卒論では２つの写真でそのことを示しています。

参考URL：

http://www.center.osaka-wu.ac.jp/~buri/Student/2002_A.htm

お礼

どうもありがとうございました。

回答No.10

anthracene

NO.8では変なことばかりかいてました。すいません。
多光子吸収ではなくて、
1光子->複数のフォノン
ということですね・・・まことに申し訳ありません。

回答No.9

anthracene

計算間違えてた（笑）
3000じゃなくて3300 cm-1ですね。
同じ理屈で考えると、960 nmの吸収は、三つのO-H振動のカップリングかな？とも思えてきます。
知らないことはたくさんあるものですね。

お礼

ほんと、些細なことでも興味を持つといろいろ出てきますね。

今、だいぶ時間がたって、ここを見ていますが、みんな真剣に考えてくれてうれしいです。

回答No.8

anthracene

なるほど、確かに吸収ピーク波長を4倍すると3000cm-1くらいなので、水素結合した水のO-H伸縮振動数くらいになりますね。
液体中、あるいは固体の中でしか観測されないということなら、ht1914さまのご回答のように、水素結合が重要だと考えられますね。

複数の水分子が水素結合で相互作用したクラスターの中で、それぞれの水分子の振動がカップルすることで、多光子吸収が起きてハーモニクスが見えるのではないか、と考えています。理論に詳しい方に聞きたいところですね。

回答No.7

ht1914

ＡＮｏ６の方が参考に挙げておられるのと同じ図を載せている日本語のサイトがありました。

特徴は

１．可視から赤外にかけて徐々に吸収が強くなっていく
２．７６０ｎｍ付近、９６０ｎｍ付近にこぶがある（どちらも赤外領域）

です。

理科年表で調べると気体のＯＨ２（ＯＤ２）で
逆対称伸縮振動　　３７５６（２７８８）ｃｍ－１
対称伸縮振動　　　３６５７（２６７１）ｃｍ－１
です。

これはほぼ２７００ｎｍほどですからかなり長いものです。水で観測されている吸収は伸縮振動そのものではないでしょう。液体の水で水素結合の影響が入ったものです。ＡＮｏ６で参照された英語版には高調波ｏｖｅｒｔｏｎｅ（ν１＋３ν３）が見えると書いてありますがぴたっと対応させて読みとることが出来ませんでした。どなたか解説していただけるとありがたいです。

可視領域の赤での吸収は僅かですから弱い効果です。

英語版を見るとＯＤ２にすると７５０ｎｍの吸収は１０００ｎｍにｓｈｉｆｔして存在するのですがすそのの吸収は消失しています。

氷になると吸収がもっと可視光側に移って黄色まで吸収されるそうです。ブルーアイスにこの効果が現れているとありました。

伸縮振動が可視に出てくる例は自然状態では水以外にはないとも書いてありました。液体アンモニアも青く見えるそうです。水素結合が効いているようです。重水の場合、水素結合が弱くなって高調波が消失したことになります。

参考URL：

http://www.kiriya-chem.co.jp/q&a/q41.html

お礼

どうもありがとうございました。

回答No.6

takes87

ちょっと調べてみると、英語のページですがこんなものがありました。

どうやらH2Oには可視光の長波長側に吸収があり、青色に見えるようです。この吸収はOHの振動励起によるものみたいです。これが重水素に変わると、その重さのため、より低エネルギーでの振動励起になり吸収が赤外領域になるようですね。

参考URL：

http://webexhibits.org/causesofcolor/5B.html

お礼

どうもありがとうございました。

回答No.5

anthracene

このカテゴリ（教育）で過去の質問を検索してみたところ、水、海、空がなんで青いの？という質問がいくつか出てきました。
水および重水の吸収については、細かいことまでは回答が無いようですが、空の青（散乱、錯乱じゃないですよ）については何度か詳しい回答があります。
空の青とでもキーワードを入れて検索してみてください。＞質問者さま

お礼

錯乱していたのは私でした。（笑）
国語まで教えて貰ってしまいました。

ありがとうございます。調べてみます。

回答No.4

anthracene

http://www.con-pro.net/readings/water/doc0013.html
No.2さんの回答と同じことが書かれているサイトがありました。
私も、水が可視域に吸収を持つとは知りませんでした。驚き。
＞NO.2さん
横やりで申し訳ないのですが、これはどういう遷移に対応するのでしょうか？よろしければ、ご教授願いたいのですが。

補足

ありがとうございます。

私は重水が可視光域を吸収しなく、（他の水と違って）無職透明ということがどうしてなのか知りたいと思いました。

＞NO.2さん　わかりましたらお願いします。

回答No.3

leo-ultra

＃２さま。
赤外吸収なのに目で見えるってどういうことですか？

自信がないけど、昔聞いた説明は、空の青色と同じ起源。つまり散乱。波長が短い光ほど反射されやすいので（しかし紫は目の感度がないので）青く見えるというもの。あれ、それとも空の青色が反射しているだけという話だったかな。

自信ありません。

補足

ありがとうございます。

＃２さまは、赤外吸収とは言っていないようですよ。ウチっ側では？

錯乱説は別の興味があります。空気中、埃が無ければ地球は青く見えないのでしょうか？　それとも、空気（の分子？）そのものが錯乱させるのでしょうか？　これは、別質問ですよね。

回答No.2

Ichitsubo

水の色は水分子のH-Oの伸縮振動による赤色光吸収により見えるものです。ですので純水も多量にあれば青く見えます。

なお、重水は可視光に吸収を持たないため無色であると言うことです。

お礼

どうもありがとうございました。

回答No.1

mataoyu

一口に水道水と言ったって、東京都の金町浄水場の水で、しかも、その近くの家の水と、離れた家の水では水質は異なるでしょうし、まして、深い地下水系を利用している地方のものとは大いに異なるでしょう。

栓を開いたばかりの水と、十分流した水でも水質は異なります（主に残留塩素）。

霞ヶ浦水系の水道水は、美浦のトレセンの馬も飲まないと言われているくらい水質が悪いのです。

つまり、日本全国で水道水の水質は異なっていますし、同じ水でも採取条件などで異なるわけで、一概に比較できるものではないでしょう。

補足

ありがとうございます。そりゃ、そうですね。

質問の仕方が悪かったです。
質問し直します。

普通、水は大量にあると水色に見えますが、果たして純水でも同じような色なのでしょうか？