水

質問

自由研究をやってて疑問に思ったことなんですが・・
（１）水と油が分離するのはなぜですか？
（２）油に氷を入れると氷が沈むのはなぜですか？
（３）油と塩水と酒と冷凍庫にいれて凍らせていても、凍りそうになりません。なぜですか？
以上のことを教えて下さい。お願いします！！

回答No.4

ticky · ベストアンサー

まず、（１）ですが、水は、ちょっと特殊な物質で、水同士が特にくっつきやすいから、油が押しのけられてしまうから、です。

少し難しくなってしまいますが、磁石にN極とS極があるようなイメージで、水の粒(分子)には、電気がプラスの部分のとマイナスの部分があります。
水の粒のマイナスの部分は、他の粒のプラスの部分と強く引き合ってくっつこうとします(水素結合)。

ところが、油の粒(分子)には、電気がプラスだったりマイナスだったりする部分がほとんどなく、だから、水の粒は油とくっつこうとせずに、水の粒とくっつこうとして、結果、油と水は分離します。

細かくみると、瞬間的にプラス、マイナスの部分ができたり消えたり常に変化していまして、これがファンデルワールス力を生みますが、水素結合ほどはっきりしてないから、弱いのです。

逆に、アルコールは水とどんな割合でも解けますし、砂糖は水にとてもたくさん溶けます。
これは、アルコールや砂糖には水酸基という部品を持っていて、水酸基は、電気がプラスとマイナスに分かれているから、水とくっつきやすいのです。

（２）は、油よりも、氷の方が重たいから、です。
例えば、ビー玉とか、鉄の玉は、水に沈むでしょう。これは同じ体積で比べると、水よりもビー玉や鉄の玉が重たいから、です。
それと同じで、油よりも氷の方が重たいから、沈みます。
(結局は、他の方が解説していらっしゃるのと同じですけどね。)

（３）は、どうでしょう？
油は凍るような気がするけど、やってみたのでしょうか。実際にはどうなったのでしょうか？
どろどろしてたけど、完全には凍らなかった、とかでしょうか。
どちらにしても私にはよく分かりませんが、誰か他の方がヒントをくれるかもしれません。
(ちょっとおもしろそうなので、私もオリーブオイルを冷凍庫に入れてきました。)

塩水(食塩水)は、凝固点降下、というやつが原因で、液体に少し不純物を溶かし込むと、凍る温度が下がる、というものです。
これは、簡単にいうなら、食塩の粒に邪魔されて、氷が成長しにくく、低い温度でないと事実上氷ができないから、といえると思います(正しくは少し違うのですけど)。

お酒が厳密にどんな凍り方をするかは、ちょっと分かりませんけど、検索してみた結果から考えると、最初にアルコールが混じった氷ができて、その周りにアルコールが凍っていくようです。ですので、凝固点降下で(アルコールの混じった)水が凍りにくくて、さらにアルコール(エタノール)の凍る温度がとても低いから凍りにくい、といえるでしょう。
アルコールの少ない日本酒やビール、ワインだったら、冷凍庫で凍るそうで、焼酎みたいに強いお酒(といってもよく分からないでしょうけど)は凍らないそうです。

お酒の話は除いて、大まかな話は高校の化学で簡単に習います。
それでは。

お礼

油は大豆油とかいうものでやってみたのですが、ゼリーよりちょっと柔らかいぶにゅぶにゅ（？）みたいなものになってしまって・・
わかりやすい回答ありがとうございました。

回答No.3

SCNK

１）水の分子には電気的な偏りがあり、＋と－が引き合うように水分子同士で水素結合というつながりを作ります。そうすると油は水の塊から追い出されてしまいます。
２）氷の比重が油より大きいからです。油の重みでは氷を支えられないわけです。
３）混合物は融点が下がるためです。分子同士の引力を邪魔するからでしょう。

お礼

回答ありがとうございます。

回答No.2

nabla

自分で調べなさい。
…て言うのも酷ですね。
ネット上には原子とか分子がなんなのかを知らない人間にそういうことを納得させてくれるようなサイトはなかなか存在しないですね。もうちょっとどうにかしてもらいたいと思います。
さて質問の方ですね。
(1)について。
以前の質問でものが分子という粒々の集まりだと言うことを話しました。
しかしそれだとおかしいことがあるのに気が付きます。
例えば砂という粒々の中に砂糖という粒々や塩という粒々を入れて振っているとそれらは均一に混じっていきます。
これが分子でも起こったら恐ろしいですね。
あなたが走り回っているうちに空気の粒々とあなたの粒々がだんだん均一になっていって、最後には消え去ってしまう。
ほとんどホラー番組の世界です。
しかし通常こういうことはありません。
あなたはもちろん机もパソコンも鉛筆も空気と混じっていくようなことは通常ないのです。
なぜそうならないかというと分子は手をつないでいるからなんです。
つまりもの同士は混じらないのが普通なんです。
つまりものが水に溶けていく現象の方が異常なんです。
参考までに手のつなぎ方を書いておきます。（化学の世界では結合と呼びますが…）
１　ファンデルワールス力
　やたら長い名前ですがファンデルワールスさんが発見したためこんな名前になってしまいました。（名前の短いヤツがんばれよ）
　これは一番弱い結合で熱をかけたりするとあっさりと切れてしまいます。（切れると気体になります）またファンデルワールス力は分子が大きいものほど強くなる傾向があります。ファンデルワールス力で結合しているものは「気体になりやすい」「軟らかい」という性質を持っています。代表格は空気とか油とか砂糖になります。
２　水素結合
　これはファンデルワールス力よりも少し強い結合です。水が水素結合しているものの代表格です。
３　イオン結合
　強い結合です。これはなかなか固く結びついているためそう簡単に気体になったりはしません。（ただしもろいのが欠点です）。またイオン結合するものの中には水と相性のいいヤツが多数存在しますが、その一方水にほとんど溶けないものもあります。（比較的弱いヤツは水と相性がいいですが、結合があまりにも強すぎるヤツは水に溶けません）代表格は塩になります。
４　金属結晶
　これもそこそこ強い結合です。ただその強さは金属の種類によって大きく違うため一概に言えません。ただ金属結合を持つものは全て光沢・延性（引っ張ると伸びる）・展性（たたくと薄くなる）という性質を持ってます。
５　共有結合
　かなり固いです。水にも溶けないし沸点・融点も非常に高いです。代表格はダイヤモンドです。

(2)について。
単純に氷の方が密度が大きいせいです。
なぜ密度が大きいのかというのはさっきのことから納得がいくはずです。
ヒント：水は水素結合。油はファンデルワールス力。

(3)について。
油ホントに凍りませんか？
食用油の主成分のオレイン酸・リノール酸・リノレン酸の融点はそれぞれ14℃、5℃、-11℃ですが…。ただこれらが混ざったときの融点は知らないので断言は避けます。
なぜこういう融点になるかは分子が何かをよく理解していないあなたに到底こんな少ないところではしゃべれません。分子の対称性なんかが関係してくるんですが…
次にアルコールですが、これは凍りようがないでしょう。その融点は-115℃です。
最後に食塩水が凍りにくいのは溶液に特有の現象で凝固点降下と呼ばれるものです。そのメカニズムの説明もまたかなり難しいので避けます。興味があれば調べてください。

お礼

回答ありがとうございます。
この間の分子のことについて答えてくださった方でしたか・・・２度も回答してくれて本当に助かります。
油・・丸一日おいても全然凍りませんねぇ。
ゼリー？よりちょっと柔らかい感じの変なものに変わりました。
アルコールの融点は－１１５℃っ！？
なるほど、凍らないわけですね・・でもシャリシャリのシャーベットっぽくなりました。

回答No.1

KYOSEN

１は油は水に溶解しない　且つ　比重が油＜水
２は比重　油＜氷
３は融点　冷凍庫の温度＞各物質の融点
ということでしょう。

お礼

回答ありがとうございます。