水と泥・カーボンの関係？

質問

表面科学の話になると思うのですが、もしお分かりでしたらご教授ください。
ふと妹になぜかと尋ねられて答えられなかったので・・・

土や泥に水を加えたても、水に土や泥は溶けませんよね。
その状態（泥水でももっと水が少ない状態でもＯＫ）で放置して
水分を飛ばすと、少しだけ固まるじゃないですか。
例えば、ねちゃねちゃの泥団子を作って乾燥するまで放置すると、
乾燥後は少しパリッとした手触り程度には固まっています。
（触れただけで脆く崩れる、なんてことはないと思います）

一方、すす（カーボン）に水を加えてもカーボンは溶けませんが、
泥水程度には拡散しました。
それを放置して水分を乾燥させると、感触としては乾燥後の泥や土のようなパリパリ感がありました。

粉体のカーボン（カーボンブラック？）を加圧してペレットにしたとき、
水を加えていたものは水無しのものよりも崩れにくかった経験があります。
そのときは「水を加えると崩れにくいよ」程度の情報で実験をしていたのですが・・・
なぜ、といわれるとよくわかりません。

セメントが固まる理屈と同じかと思ったのですが、またそれとは少し違うようで・・・・？
（泥団子の方は同じ理屈かもしれませんが）

説明が不十分かもしれませんが、思い当たる原理等ご存知でしたらお願いいたします。

回答No.2

debukuro · ベストアンサー

分子間引力のせいです。
水に溶かすことで大きい粒子の間に小さい粒子が入り込みます。
つまり粒子間の距離が小さくなるのです。
そうなると粒子間に働く重力が非常に強くなってしっかりと固まるのです。
砂岩や粘板岩は高い圧力で押し付けられてできたのです。

分子間に働く重力は距離の二条に反比例します。
距離が１０分の一になると引力は１００倍になるのです。
砂場の砂が硬く固まるのもこのためです。

お礼

御礼が遅くなりまして、大変申し訳ありません。
分子間力でそんなにも強い結合力が生まれるんですね・・・!!!

砂場の砂も確かに硬いですが、あの硬さが分子間力によるものとは・・・
勉強になりました。
ありがとうございました。

回答No.1

Bubuca

こんにちは

主に水素結合だと思います。
紙を作る時もセルロースを水に溶いて脱水、乾燥させていくことで分子間の水素結合が強くなって丈夫な紙ができます。
水の分子によって表面が活性化されたセルロースから、徐々に水が抜けることで、セルロースが近づいていき、水と置換されるような格好でセルロース同士の多点水素結合ができあがるんだと思います。
今回は土の話ですから、こちらのリンクが参考になるかもしれません。

http://www.sunfield.ne.jp/~onotetsu/cray/nendo.htm

昔から「雨降って地固まる」といいますから、良く知られた現象なのでしょうね。
カーボンブラックについてはよくわかりません。
不純物なのか、やはり表面の様子が水によって変わるのか、どうなんでしょうね。
水に濡れるということは、表面の電子状態が変わることだと考えていますが、確かめたことはありません。
ちょっと思いついたので書いてみましたが、あまり参考にならない話ですみません。

お礼

御礼が遅くなりまして本当に申し訳ありません・・・

リンク先、参考にさせていただきました。
物性はやはり難しいですね・・・

ありがとうございました。