水に溶ける溶けない・・・とは？

質問

1.水に溶けている状態と溶けていない状態とはどう違うのでしょうか？

2.「＋の周りにはδ－の酸素が、－の周りにはδ＋の水素が集まる事で引き離される」と本に書いてありましたが、こんなので透明になったりするのでしょうか？

3.また、わずかにしか帯電していない酸素や水素に引き離されてしまうのはなぜなのでしょうか？

4.水に入れる物質が、δ－の酸素やδ＋の水素よりも強く引き合う場合には、極性を持つ物質でも水に溶けずにいるのでしょうか？

教えてください。

回答No.2

38endoh · ベストアンサー

> 1. 水に溶けている状態と溶けていない状態とはどう違うのでしょうか？

溶けている状態　＝　均一に分散している状態，ということです。不均一な分散やそもそも分散していない場合が，溶けていない状態です。

> 2. こんなので透明になったりするのでしょうか？

濁って見える（光が散乱する）には，非散乱物質が光の波長より大きい必要があります。可視光の波長は短いところで 400 nm 程度，水分子の大きさはその 1/1000 のオーダーですから，濁って見えることは決してありません。

> 3. わずかにしか帯電していない酸素や水素に引き離されてしまうのはなぜなのでしょうか？

あれでいて水分子の分極は非常に大きいのです。O-H の部分だけで水素結合と呼ばれるくらいですから。

> 4.水に入れる物質が、δ－の酸素やδ＋の水素よりも強く引き合う場合には、極性を持つ物質でも水に溶けずにいるのでしょうか？

ハロゲン化銀など，イオン性結晶で水に溶けないものはたくさんありますよ。分散安定性は分極率だけでは議論できないと思います。

ちなみに #1 の方の，

> 水にものを入れて溶けた状態では、体積が増えません

というのは間違いです。体積は増えることも減ることもあります。「部分モル体積」をキーワードに物理化学の本などを調べて頂けると分かるかと思いますが…。

補足

回答ありがとうございます。

> 1.
分散している状態を溶けている、分散していない状態を溶けていない状態というのですね。

> 2.
非散乱物質が光の波長よりも小さい事で透明に見えるのですね。

> 3. 4.
『水に入れる物質同士の引き合う力＞δ－の酸素と＋の引き合う力（δ－の水素と－の引き合う力）
の場合は水に溶けない。
水に入れる物質同士の引き合う力＜δ－の酸素と＋の引き合う力（δ－の水素と－の引き合う力）
の場合は水に溶ける。
但し、分散安定性は分極率だけで決まるものではないので、全てがこうなるとは限らない。』
と認識する事に間違いはあるのでしょうか？（大丈夫ですか？）

回答No.3

38endoh

仰るような引き合う力の比較がどれだけ有効か分かりませんが，少なくとも一般的な認識とは違うと思います。そのような引き合う力の比較は，私は直感的には，平衡濃度ではなく溶解速度に影響するファクターに見えます。

さて，溶けるかどうかは，溶ける前後での系のギブスエネルギーで議論するべきでしょう。ご存じかもしれませんが，ギブスエネルギーはエントロピー項とエンタルピー項に分けられます。このうち前者のエントロピー項は，均一に混ざり分子が分散することによって増大し，これは溶解を促します。

しかし，すべての物質が溶媒に溶けないのは後者のエンタルピー項が存在するからです。溶解熱が正となるような場合ですとエンタルピー的にも溶解する方向ですが，逆に溶解熱が負の場合（溶媒中よりも固体状態が安定な物質を溶かす場合）は，混ざることによって熱的に損します。このエンタルピーの損がエントロピーの得を上回っていれば不溶，そうでなければ可溶，という判断がいいのではないでしょうか？

お礼

回答ありがとうございます。
ギブスエネルギーに関する知識が無いので、正直なところ「そうなんだ～」という感じでいます。
少しギブスエネルギーについて調べてみます。
２度にわたる回答ありがとうございました。

回答No.1

daruma3

＞1.水に溶けている状態と溶けていない状態とはどう違うのでしょうか
についてだけイメージ的に、、、

水にものを入れて溶けた状態では、体積が増えません
体積が増える、、、水の中に何かをを入れたら水面が上昇するとしたら、もし均一になっていても混ざった状態です

もちろん、乳化状態で混ざっているのを溶けたと表現することは実際には多いですが、、、、

お礼

素早い回答ありがとうございます。
乳化状態で混ざっている・・・そういう状態もありますね。
とても参考になりました。
回答して頂きありがとうございました。