純水が1気圧・－5℃で氷にならない理由

質問

純水を1気圧下で－5℃に冷却して、1時間放置しても氷が生成されないのはなぜですか？
教えて下さい、お願いします。

回答No.2

k-kirin · ベストアンサー

氷と言う（実際は氷に限らずですが）結晶が生成すると言う現象は、対象とする物質（ここでは水の分子）が集まって結晶の小さい状態である結晶核が生成し、この結晶核にさらに分子が集まって、やっと見える状態になり、ここではじめて結晶（氷）が出来た、と認識される、という手順が、結晶の一般的な生成機構として挙げられています。

水の分子だけで氷となるには、水の分子が動いて集合する必要がありますが、低温ではその分子の移動・運動が鈍くなってしまいます。
なので、融点以下のある温度までは結晶化する確率が上がりますが、それを過ぎると逆に結晶化しづらくなることが多々あります。
例えば、エコアイス（だったかな？ 別の商標の蓄熱システムかも知れません）では、電気が余っている時に温めて溶かしておいて、熱を使う時にそれを固体にして、固体になる時に出てくる熱を取り出して使おう、ということが現実になされているのですが、
融点以下になると粘性がものすごいことになってしまって、融点よりもマイナス20度以下になってもナカナカ固体にならないなんてことが問題になったこともありました。

ただし、その固体になる確率が下がる温度は、色々な条件によって左右されます。
たとえば、以下に述べる不純物の量ですとか、冷却する速度ですとか。なので、ちょっと一概に言えないのが実情です。

今までは水分子だけで結晶を作ることを考えましたが、水に含まれる不純物（例えば、塵や埃などの有機物）がある場合、その表面には吸着なりなんなりといった現象によって水が集まリやすくなります。
そのため、#1の方がおっしゃるように、純水は凍りづらくなってしまうのです。

お礼

ご丁寧にありがとうございます！
とても理解しやすかったです！

回答No.1

chiezo2005

衝撃を与える（振るとか）すれば凍ります。

過冷却という現象で純水でなくても，発泡スチロール箱の中に水を入れたペットボトルなどを入れてゆっくり冷凍庫で冷やせば普通の水でも凍りません。

液体が固体になるためにはただ温度を下げてもなにか固体になるきっかけがないとなりにくいのです。
通常は水に含まれている不純物の微粒子などが核になってそこから氷になるのですが，純水にはそう言う核になるようなものが少ないために，普通の水と比べても過冷却状態になりやすいと言えます。

お礼

純粋には核となるものが少ないのですね！
よく理解できました！
ありがとうございました！