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身近な疑問を科学する

水の不思議1

毎日のように使っている”水”、地球上にあふれている”水”は実はあまりにも神秘的な存在。


しかし身近すぎて当たり前になっているこの液体は、科学的には非常に謎めいた物質なんですね。


通常三態



物質は圧力や温度によって固体・液体・気体のいずれかの状態で存在します。これを物質の三態と言うんです。




左表出所:「楽しい高校化学

液体は熱すると気化して体積が増え冷えると固まって体積が減るっというのは経験的にわかりますよね。物質の体積は分子がお行儀よくしているかどうかで決まるんです。
上表で言えば、熱が加わることで分子のお行儀が悪くなり(分子運動が活発になり)体積が増える(分子間距離が大きくなる)わけですね。固体は軍隊、気体はヤンチャ坊主、みたいなモンです。だから固化すると体積は減る。


しかし水は違うんですね。水は固まると(氷になると)体積が増えちゃう。
凍ると体積が増える、なんて物質は世の中にほとんどありません。水独特の性質なんですね。


では、そのときの分子はいったいどんな構造になっているのか。


水の3態


左の絵が水の三態の分子状態です。


一般的な物質の絵と比べてみてください。
固体(氷)の時の状態が違いますよね。


水の分子はキレイに整列せずに独特のフォーメーションをとるので液体の時よりもむしろ体積が増えるんですね。
すなわち”凍ると膨張する”ワケです。


  出所:「サントリーHP」


水は氷になると変わり者になりますが、実は水の時にもおもしろい性質があるんです。(つづく)


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(株)アシステック 伊藤 隆康

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