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.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。