ラップを引き剥がす時に発生する静電気に関してです

質問

質問は以前もしたのですが、難しい内容なのか別の質問箱でもなかなか回答が付かず、質問する側も勉強不足や整理不足で未消化で終わりました。

再び挑戦しており、検索して上位で引っかかるサイトは見ましたが、静電気は発生するとは書かれていますが、分かりやすい仕組の内容はイマイチ見つかりませんでした、ヒントとなる様な内容はありましたが。

自身はこの様な科学係は素人で、ラップを剥して静電気が発生してくっつく仕組みを分からない素人に説明しようと内容を作成中しましたで。(1)～(4)の内容が合っている、間違っている、足らない、直した方がよい点と、他に疑問点2つを教えて下さい。

内容的に電子、原子、中性子、陽子とは何ぞやあたりの話も関係するのでしょうが、この部分はまた回を改めるとして、ラップを剥して静電気が発生する仕組みをなるべく平たくあまりに専門的な言葉は除いてと考えています、とはいえ電子、帯電などの言葉は出ますが。専門の方が見たらつたない表現も有ると思いますがあまりに専門的な言葉は除いて分かりやすい説明と考えています。

もしかしたら再びお尋ねするかもしれませんがその都度お答えいただける方、よろしくお願いします。

(1)
ラップを引きはがす時に、引きはがされる方から引きはがす方に、元からラップにあるマイナスの電子が移動する。引きはがす方に、移動した電子がたくさん集まり、受け取る事を帯電、この帯電した状態を静電気が発生するという。

この場合は引きはがすという行為ですが、物質をくっつける、こすり合わせる、衝突させる、引きはがすなど衝撃を与えると静電気が発生する現象が起きる。

引きはがした方のラップにはマイナスの電子だけが多く移動するので、この状態をマイナスに帯電するという、早い話が、マイナスの電子だけがたくさん集まって静電気が発生するという事。

引きはがしたラップがマイナスに帯電するのは、ラップの原料にマイナスの電子を引き寄せやすい塩素という原料が含まれているから。プラスに帯電する物質もある。

(2)
ラップを引きはがす事により生じる電子の移動により(ラップの場合はマイナスに)帯電する事を、剥離帯電という。引きはがす速度が速いほど移動する電子の数、帯電量が多くなる性質がある。

ラップを早く引き剥がして、ラップ同士がくっつく事があるが、早く引きはがすと静電気も強くなり、この様な状態が起きる。ゆっくり引き剥せば、この様な状態は生じない。

この時、ラップ同士がくっ付くのは、引きはがした方に帯電したマイナスの電子と、引きはがされた方のラップのプラスの電子が引き合いくっつくから。

(3)
髪の毛と下敷き(素材は塩化ビニールなど)で髪の毛をこすると、下敷きに髪の毛が付くが、下敷きは髪の毛からマイナスの電子を受け取りマイナスに帯電する。下敷きと髪の毛の摩擦によって生じるので摩擦帯電という。

(4)
引きはがしたラップに移動したマイナスの電子と、ラップをかけようとする皿などの表面のプラスの電子が引き合いくっつく、これを静電気的結合という。

疑問
ラップを何度も使用するとくっつかなくなるのは、ラップの表面のマイナス電子が容器の表面のプラス電子とくっつき表面から無くなっていくからでしょうか。

生じた静電気によりファンデルワールス力と減圧吸着の威力が増す様な事はあるのでしょうか。

ラップの表面には少し粘り気がありますが、これは原料により生じる、皿や容器と粘着させるためのものと考えていいでしょうか。

以上ですが、お分かりの方、ご存知の方よろしくお願します。

回答No.1

trytobe · ベストアンサー

あえて、専門用語や、微視的な視点での分子配列や表面に露出する元素や官能基の限定を省いて、「基本的な概念」だけを記します。

１）物質には、電子を受け取ったほうが安定する性質のものがあり、異なる材質と接したときに電子をもらってマイナスに帯電しやすくなる。これを帯電列という。（「表面にある」原子の種類や官能基の種類によるのだが、「表面にある」のは「内部にある」原子や官能基とは完全には一致しないので論じるとややこしくなるから省略）

２）剥離放電は、２枚の間で静電気が放電することで起こるが、剥離速度が速いと層間に空気が入り込むのが間に合わず、表面上を電荷が流れるよりも、真空や減圧状態にある層間を放電できるだけの絶縁抵抗（絶縁破壊電圧）に達するくらいの電場を生むことで生じる。

３）１）の帯電列の件

４）ラップが容器にくっつくのは、静電気力ではなく、ファンデルワールス力による。それを最大にするために、ラップではできるだけ表面の凹凸をへらしてサラサラ感を抑え、そのために巻かれたラップそのものでも、層間距離が小さくファンデルワールス力による密着力が強くはたらいており、それに抗する力が剥離帯電を生みやすくしているだけ。（塩化物系樹脂を使っているのは、酸素や水蒸気の遮断能力が高いだけで、樹脂によらずに密着のために犠牲にしているのはサラサラ感）

備考にも関連するが、ラップを繰り返し使うと容器にくっつかなくなるのは、表面の静電気のせいではなく、表面がラップの素材そのものではなく、空気中のホコリ・チリや油によって汚染・コーティングされてしまうために、密着しなくなるだけ。

お礼

ファンデルワールス力の力の方が強い、最後の繰り返し使うとくっつかなくなる件だけでも収穫です、ありがとうございます、また勉強します。

補足

お返事ありがとうございます。私はてっきり静電気の力が強いと思っていました。ファンデルワールス力の力の方が強いのですね、まずこれが収穫です。

次に最後の繰り返し使うとくっつかなくなる件は分かりました、ありがとうございます。ファンデルワールス力の力の方が強い事をふまえて、別に文章作り直します、そのうえでまた掲載しようと思います、ありがとうございます。

ここまで書いて思ったのですが、剥離放電と剥離帯電は同じ意味ですよね。あと静電気はラップが容器に付くのにはあまり役立っていないのでしょうか、ラップのマイナスの電子と容器のプラスの電子が付くと思うのですが。教えて下さい、お願いします。

回答No.2

trytobe

すでに述べた論点について、さらに論点を広げたり言い換えても、中途半端な専門用語や知識になるので、述べていない論点１点のみ。

「剥離放電と剥離帯電」については、区別すべきです。

剥離帯電は、密着している表面（にある分子・原子がもつ電子）が剥離とともに片方に持っていかれることによる、不均一性によって生じる帯電であり、表面に存在する静電気（電荷）。

これが解消されるには、
・表面上で、電子をもっていかれて+に帯電しているところに、電子をもってきてしまって－に帯電しているところの電子が流れ込んで電気的に中和する「単独表面上での放電現象」
・空気中の水分などで、単独表面上の＋電荷や－電荷が中和される現象
・表面上で、電子をもっていかれて+に帯電しているところに、「剥離されて別れた別の表面上で」電子をもってきてしまって－に帯電しているところの電子が流れ込んで電気的に中和する「２表面間での放電現象」（剥離放電）

があるので、混同してはいけません。

お礼

さっそくのお返事ありがとうございます、自分なりに咀嚼しましたが、
剥離帯電は、密着している表面（にある分子・原子がもつ電子）が剥離(ひきはがす)事により片方に持っていかれる、移動する事よって生じる帯電であり、これが表面に存在する静電気。

剥離放電は、+に帯電している場所に、電子が移動して－に帯電している場所の電子が流れ込んで電気的に中和する「単独表面上での放電現象」、「剥離(引き剥がされ)されて別れた別の表面上」で電子を持ってきて－に帯電していると場所の電子が流れ込み電気的に中和する「２表面間での放電現象」、空気中の水分などで、単独表面上の＋電荷や－電荷が中和される
、の様に咀嚼しましたが、もう少し咀嚼続けようと思います。ありがとうございました。